Modulación de la microbiota intestinal para mejorar la eficacia de los inhibidores de los puntos de control inmunitario en el cáncer colorrectal: mecanismos, estrategias terapéuticas y perspectivas clínicas.

El cáncer colorrectal (CCR) sigue siendo una de las principales causas de morbilidad y mortalidad por cáncer a nivel mundial, lo que representa una importante carga clínica y de salud pública. En 2020, se registraron más de 1,9 millones de nuevos casos de CCR y 935.000 muertes en todo el mundo, y se prevé que las tasas de incidencia sigan aumentando de aquí a 2040.^[1] Si bien el CCR en etapa temprana a menudo es curable con cirugía, la enfermedad avanzada o metastásica presenta un formidable desafío terapéutico, y la quimioterapia tradicional y la terapia dirigida ofrecen beneficios limitados a largo plazo para muchos pacientes.^[2]

En los últimos años, la aparición de inmunoterapias, como los inhibidores de los puntos de control inmunitario (ICPI), ha supuesto importantes avances en el tratamiento de los tumores malignos.^[3] Al liberar la supresión de las células efectoras inmunitarias, como las células T, ejercida por las moléculas de los puntos de control inmunitario, reactiva la respuesta inmunitaria antitumoral del organismo.^[4] Ha demostrado una eficacia terapéutica significativa en diversos tumores sólidos, incluido el melanoma,^[5-8], el cáncer de pulmón no microcítico^[9-11] y el carcinoma urotelial.^[12-14] En el campo del tratamiento del CCR, los ICPI también se han convertido en un foco de investigación, pero aún enfrentan numerosos desafíos en la aplicación clínica.

La eficacia de los ICPI es notablemente heterogénea y depende en gran medida del fenotipo molecular del tumor. Los tumores que presentan una alta inestabilidad de microsatélites (MSI-H) o una deficiencia en la reparación de errores de emparejamiento (dMMR), que representan aproximadamente el 15% del CCR, muestran un genotipo hipermutado, abundantes linfocitos infiltrantes tumorales y, en consecuencia, exhiben una notable sensibilidad al bloqueo de PD-1.^[15],^[16] Sin embargo, la mayoría de los pacientes con CCR se clasifican como tipo de reparación de errores de emparejamiento competente (pMMR) o tipo de microsatélites estables (MSS), y este grupo generalmente presenta una baja tasa de respuesta a la monoterapia con ICPI y constituye la principal fuente de resistencia primaria.^[17] Por un lado, los tumores pMMR/MSS suelen presentar una baja carga de mutación tumoral (TMB), lo que da como resultado un número limitado de neoantígenos que tienen dificultades para activar suficientemente la respuesta inmunitaria antitumoral.^[18-20] Por otro lado, el microambiente tumoral (MET) alberga una acumulación sustancial de células y moléculas inmunosupresoras, lo que crea un estado de profunda supresión inmunitaria que dificulta la eficacia terapéutica de los ICPI.^[21] Además, las vías oncogénicas intrínsecas dentro de los tumores pueden excluir activamente a las células T del núcleo tumoral.^[22] Por ejemplo, se ha demostrado que la activación de la vía de señalización Wnt/β-catenina suprime el reclutamiento de células dendríticas (CD) y células T efectoras al reducir la expresión de quimiocinas que reclutan células T, como CXCL10, lo que conduce al rechazo inmunitario y a la resistencia a los ICPI.^[23] Este mecanismo de autonomía celular añade otra capa de complejidad al panorama inmunosupresor del CCR MSS. En consecuencia, los tumores pMMR/MSS se denominan "tumores fríos", y los mecanismos de resistencia inherentes de estos "tumores fríos" plantean importantes desafíos a la inmunoterapia para el CCR. Identificar estrategias para convertir estos "tumores inmunológicamente fríos" MSS en "tumores calientes" que respondan a la inmunoterapia es un objetivo primordial de la investigación actual.

La microbiota intestinal, reconocida como el "segundo genoma" del cuerpo humano, ha recibido una atención significativa por su papel regulador en numerosas enfermedades. Dada la asociación directa entre el sitio de desarrollo del CCR y la microbiota intestinal, múltiples estudios han demostrado que la microbiota intestinal puede modular la progresión del CCR. Se ha demostrado que ciertas cepas bacterianas están enriquecidas en pacientes con CCR, incluyendo Escherichia coli con sintasa de policétidos positiva (pks+E. coli),^[24],^[25], Bacteroides fragilis enterotoxigénica (ETBF),^[26],^[27],
Enterococcus faecalis (E. faecalis),^[28] y Fusobacterium nucleatum (F. nucleatum).^[29-32] Estas bacterias patógenas promueven la progresión del CCR a través de mecanismos como el daño del ADN, la inducción de la inflamación, la alteración de la barrera intestinal y la inmunosupresión. En contraste, las propiedades antitumorales de ciertos probióticos son cada vez más evidentes. Entre estos, los más utilizados son Bifidobacterium^[33-35] y Lactobacillus^[36-38], que ejercen sus efectos antitumorales principalmente mediante la activación de la inmunidad antitumoral, la protección de la barrera intestinal y la regulación de las vías metabólicas. Además, se ha demostrado que la microbiota intestinal está altamente correlacionada con la eficacia terapéutica de los ICPI.^[39] Su mecanismo de acción es complejo y multidimensional, ejerciendo una influencia dual sobre la eficacia terapéutica de los ICPI a través de múltiples vías.

Esta revisión tiene como objetivo dilucidar los posibles mecanismos subyacentes a los efectos duales de la microbiota intestinal sobre la terapia con ICPI para el CCR. Esta revisión explora además la posible influencia indirecta de los ritmos circadianos sobre la eficacia de la inmunoterapia y las estrategias dirigidas a mejorar los resultados del tratamiento mediante la modulación del microbioma. También presenta estudios clínicos preliminares sobre terapias combinadas que involucran al microbioma y a los ICPI, ofreciendo perspectivas clínicas. Esta investigación proporciona nuevas ideas y objetivos para optimizar los regímenes de tratamiento con ICPI y mejorar los beneficios de la inmunoterapia para los pacientes con CCR.

Mecanismos de la microbiota intestinal en la modulación de la respuesta a los ICPI en el CCR

La eficacia de los ICPI en el tratamiento del cáncer depende fundamentalmente de la respuesta inmunitaria antitumoral inherente del paciente, que normalmente está suprimida. La microbiota intestinal moldea profundamente este panorama inmunológico a través de múltiples mecanismos. Una gran cantidad de evidencia, derivada principalmente de modelos de ratón preclínicos, ha comenzado a dilucidar los mecanismos causales por los cuales los microbios intestinales específicos modulan la eficacia de los ICPI. Siempre que sea posible, también destacamos los hallazgos correlativos de cohortes humanas que respaldan la relevancia clínica de estas vías.

Activación inmunitaria mediada por microbios específicos

Un microbioma intestinal favorable puede orquestar un ambiente inmunitario antitumoral proinflamatorio, propicio para la acción de los ICPI (Figura 1).

Mejora de la presentación de antígenos y la función de las CD

Ciertos comensales intestinales pueden modular directamente la función de las CD, un paso fundamental en la iniciación de la inmunidad adaptativa. Un estudio preclínico que utilizó modelos de CCR murinos demostró que Lactobacillus intestinalis (L. intestinalis) facilita el reclutamiento y la activación de las CD en el MET al promover la liberación de CCL5 derivada de las células tumorales, lo que sugiere un posible mecanismo para sus efectos antitumorales.^[40] Los estudios mecanicistas que utilizaron modelos tumorales murinos y células dendríticas derivadas de la médula ósea (CDMO) demostraron que Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) activa la vía de señalización cGAS/STING intracelular, lo que conduce a la producción de interferón de tipo I (por ejemplo, IFN-β), que a su vez promueve la activación y la maduración de las CD y mejora la eficacia de la terapia anti-PD-1.^[41] Las CD activadas presentan de manera más eficiente los antígenos tumorales a las células T, un paso inicial crítico para la reinvigoration mediada por los ICPI.

Promoción de la infiltración y la función de las células T citotóxicas CD8+ (CTLs)

La presencia y la funcionalidad de los linfocitos T citotóxicos CD8+ (CTLs) infiltrantes tumorales son fuertes predictores de la respuesta a los ICPI. Las bacterias beneficiosas mejoran directamente este eje. Los estudios preclínicos en ratones con carcinoma de colon MC38 demostraron que la administración oral de Bifidobacterium breve (B. breve) JCM92 mejora la inmunidad antitumoral al aumentar las frecuencias de células T CD8+ sistémicas e intratumorales, células T CD8+ efectoras (CD8+ Teff) y células asesinas naturales (NK), al tiempo que reduce las poblaciones de células T reguladoras. Cabe destacar que este efecto estimulante de la inmunidad fue específico de la cepa, ya que otra cepa de B. breve (Bb03) exhibió actividad antitumoral por sí sola, pero no logró potenciar la eficacia del oxaliplatino o el bloqueo de PD-1.^[42] Además, se ha demostrado que Lactobacillus paracasei (L. paracasei) SH2020 mejora la eficacia anti-PD-1 al promover la infiltración de células T CD8+ en los tumores. Mecánicamente, esta cepa induce a las células tumorales a secretar CXCL10, una quimiocina crítica para el reclutamiento de células T, como se demostró en los ensayos de estimulación in vitro y en los experimentos de neutralización de CXCL10 in vivo que abolieron sus efectos antitumorales.^[43] Además, se ha demostrado que Clostridium butyricum (C. butyricum) mejora la eficacia anti-PD-1 en el CCR a través de dos mecanismos complementarios. En primer lugar, su proteína de superficie secD se une al receptor GRP78 en las células de CCR, inhibiendo la señalización PI3K-AKT-NF-κB y reduciendo la secreción de IL-6, lo que alivia la supresión de las células T CD8+ mediada por IL-6, un mecanismo validado por la eliminación de GRP78 y la neutralización de IL-6. En segundo lugar, su metabolito, el butirato, activa directamente la citotoxicidad de las células T CD8+.^[44] Cabe destacar que, en modelos murinos, F. nucleatum activa la vía de señalización STING/NF-κB para aumentar la expresión de PD-L1 en las células tumorales al tiempo que aumenta la infiltración de CTLs IFN-γ+, lo que mejora la sensibilidad al bloqueo de PD-L1. Los análisis de cohortes clínicas revelaron además que la presencia de F. nucleatum en los tejidos tumorales se correlaciona con una mejora de las respuestas terapéuticas al bloqueo de PD-1 en pacientes con CCR.^[45]

Modulación de las células inmunosupresoras

La microbiota intestinal también remodela el microambiente inmunitario tumoral al modular las poblaciones de células inmunosupresoras. Un mecanismo de acción clave es la restricción de las células T reguladoras (Treg). Los estudios en modelos de CCR murinos demostraron que la administración oral de B. breve JCM92 reduce la proporción de Treg entre las células inmunitarias, lo que debilita su supresión de las células T efectoras.^[42] De manera similar, C. butyricum inhibe la polarización de los macrófagos asociados al tumor de tipo M2 (M2 TAM) y disminuye la acumulación de Treg, lo que en conjunto alivia la inmunosupresión local en los tumores.^[44] Además, las bacterias atenuadas, como Salmonella typhimurium (S. typhimurium) atenuada, pueden reducir la expresión de moléculas de control inmunitario inhibitorias como PD-1 y LAG-3 en las células T, lo que alivia el agotamiento de las células T y mejora aún más la eficacia de los ICPI.^[46]

Si bien los estudios mencionados anteriormente destacan los efectos inmunomoduladores de las cepas bacterianas individuales, es importante reconocer que en la práctica clínica, la microbiota intestinal constituye una comunidad ecológica compleja. El impacto final en la inmunidad del huésped y la eficacia de los ICPI depende no solo de la presencia o ausencia de cepas específicas, sino también de las interacciones dinámicas entre los miembros de la comunidad, incluido la competencia, la alimentación cruzada y la cooperación metabólica. El punto clave es que estas interacciones ecológicas a menudo convergen en la producción de metabolitos, los principales mensajeros que transmiten las señales microbianas al sistema inmunitario del huésped. Por ejemplo, la producción del metabolito inmunomodulador butirato, que se analizará en la siguiente sección, a menudo se basa en la alimentación cruzada entre múltiples especies bacterianas.^[47] Por lo tanto, si bien las cepas individuales ofrecen un potencial funcional, en última instancia, es el conjunto de metabolitos derivados de la comunidad el que coordina la respuesta inmunitaria. Esta perspectiva nos lleva naturalmente a explorar el papel específico de los metabolitos microbianos en la configuración de la eficacia de la terapia con ICPI.

Metabolitos microbianos como mensajeros inmunomoduladores

Las pequeñas moléculas derivadas de las bacterias son potentes reguladores sistémicos de la inmunidad del huésped, y sirven como intermediarios clave en el eje microbiota-ICPI (Figura 2).

Ácidos grasos de cadena corta (AGCC)

Los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), principalmente el acetato, el propionato y el butirato, son metabolitos microbianos clave derivados de la fermentación de la fibra dietética en el intestino. La creciente evidencia destaca su papel crucial en la modulación del microambiente inmunitario tumoral y en el aumento de la eficacia de los inhibidores de puntos de control inmunitario (ICIs).^[48],^[49] En modelos murinos de CRC, el butirato ha demostrado una notable actividad inmunomoduladora. El butirato producido por Roseburia intestinalis (R. intestinalis) activa directamente los linfocitos T citotóxicos CD8+, mejora su capacidad para destruir tumores y mejora significativamente las tasas de respuesta a la terapia anti-PD-1.^[50] A nivel mecanístico, el butirato actúa como un inhibidor de las histona desacetilasas (HDAC), lo que conduce a la remodelación de la cromatina que promueve la expresión de moléculas efectoras (por ejemplo, IFN-γ, granzima B) en las células T CD8+ y mantiene sus propiedades similares a las de las células madre y su memoria inmunológica a largo plazo.^[51] Además, los AGCC pueden modular indirectamente las funciones de las células dendríticas (CD), las células T reguladoras (Treg) y los macrófagos a través de la activación de receptores acoplados a proteínas G (por ejemplo, GPR41, GPR43) y la influencia en la reprogramación metabólica celular, lo que en conjunto da forma a un microambiente tumoral favorable para la inmunidad.^[52] Cabe destacar que los efectos inmunorreguladores de los AGCC exhiben un ritmo circadiano y una especificidad tisular, lo que sugiere su potencial para aplicaciones de crono-inmunoterapia.^[53] En resumen, los AGCC, en particular el butirato, sirven como mediadores críticos del intercambio inmunitario entre la microbiota y el huésped y tienen un prometedor potencial para mejorar la respuesta a la inmunoterapia y superar la resistencia.

Metabolitos del triptófano

El metabolismo del triptófano está profundamente influenciado por la microbiota intestinal, siendo los indoles y sus derivados los principales productos metabólicos generados a través del catabolismo microbiano del triptófano. Los estudios mecanísticos han revelado que Lactobacillus gallinarum (L. gallinarum) y su metabolito, el ácido indólico-3-carboxílico (ICA), mejoran la eficacia anti-PD-1 en el CRC mediante la modulación del eje IDO1/Kyn/AHR. El ICA inhibe la expresión de la indolamina 2,3-dioxigenasa 1 (IDO1) en los tumores, lo que reduce la producción de quinurenina (Kyn). El ICA compite con la Kyn por la unión al receptor de hidrocarburos aromáticos (AHR) en las células T, exhibiendo una mayor afinidad por el AHR que la Kyn, lo que inhibe la diferenciación de las células Treg.^[54]

Lactobacillus johnsonii (L. johnsonii) y Clostridium sporogenes (C. sporogenes) producen sinérgicamente ácido indólico-3-propiónico (IPA). El IPA aumenta significativamente el número de células T CD8+ progenitoras agotadas (Tpex) y células Teff CD8+. Las Tpex pueden diferenciarse en células Teff a través de la expansión clonal, secretando citocinas como el IFN-γ y el factor de necrosis tumoral-α (TNF-α) para matar directamente las células tumorales y mejorar la eficacia de la inmunoterapia.^[55]

Inosina

Los estudios mecanísticos que utilizan ratones libres de gérmenes y modelos de transferencia adoptiva de células T han demostrado que la inosina, un metabolito producido por Bifidobacterium pseudolongum (B. pseudolongum), mejora la eficacia de los ICIs a través del receptor de adenosina A2A (A2aR) en las células T.^[56] La inosina, bajo los efectos combinados de la terapia con ICIs (por ejemplo, anti-proteína asociada a linfocitos T citotóxicos 4, CTLA-4) y las señales de coestimulación (por ejemplo, IL-12), activa las vías de señalización descendentes a través del A2aR en la superficie de las células T. Esto promueve la diferenciación de las células T CD4+ ingenuas en células T colaboradoras 1 (células Th1) y mejora sus capacidades funcionales (por ejemplo, secreción de IFN-γ). Estas células Th1 activadas activan aún más células como las células T citotóxicas CD8+, lo que mejora colectivamente la respuesta inmune antitumoral y, por lo tanto, mejora la eficacia terapéutica de los ICIs. El estudio demostró además que Akkermansia muciniphila (A. muciniphila) es capaz de producir inosina, y su mecanismo para mejorar los ICIs se basa también en la vía de señalización del A2aR. Por lo tanto, la suplementación con inosina puede servir como terapia adyuvante para los ICIs, lo que podría mejorar las tasas de respuesta de los pacientes. Además, los antagonistas del A2aR deben administrarse con precaución en los ensayos clínicos para evitar interferir con la inmunomodulación beneficiosa de la inosina.^[56],^[57]

Urolitina B (UB)

Los estudios en modelos murinos de CRC han demostrado que la UB, un metabolito derivado de la microbiota intestinal, mejora las respuestas inmunes antitumorales a través de múltiples mecanismos. El tratamiento con UB aumenta la diversidad de la microbiota intestinal. Mejora las respuestas inmunes antitumorales al aumentar el número de células NK y células T γδ, suprimir la actividad de las células Treg, reducir la expresión de PD-L1 y aumentar la expresión del antígeno leucocitario humano-B (HLA-B) y el receptor de células T γδ. La combinación de UB e inmunoterapia suprime eficazmente el crecimiento del CRC y establece un microambiente altamente inmunorreactivo, lo que ofrece un mayor potencial para intervenciones inmunoterapéuticas posteriores en pacientes con CRC.^[58]

Efectos dependientes del contexto de los metabolitos microbianos

Cabe destacar que el impacto de los metabolitos microbianos en la inmunoterapia no siempre es positivo; ciertos metabolitos pueden provocar inmunosupresión y conducir a la resistencia al tratamiento (Figura 3). Los metabolitos de F. nucleatum ejercen efectos opuestos sobre los resultados de la inmunoterapia en pacientes con CRC. Su metabolito, el ácido succínico, activa el receptor 1 del succinato (SUCNR1) en las células de CRC, lo que inicia el eje de señalización SUCNR1-HIF-1-EZH2 e inhibe posteriormente la vía cGAS-IFN-β. Esto conduce a una reducción de las quimiocinas de tipo Th1 (por ejemplo, CXCL10) dentro del tumor, lo que impide la migración de las células T CD8+ al microambiente tumoral (MET) y, al mismo tiempo, disminuye su citotoxicidad, lo que resulta en que el CRC desarrolle resistencia a los inhibidores de PD-1.^[59] El ácido 4-hidroxibencenoacético (4-HPA), un metabolito producido por F. nucleatum y E. coli pks⁺, mejora la transcripción del ligando de quimiocina del motivo CXC 3 (CXCL3), activa la vía de señalización JAK2/STAT3 y promueve la infiltración de células supresoras de la médula ósea polimorfonucleares (PMN-MDSC) en el MET. Como resultado, la respuesta antitumoral se suprime, la eficacia de los anticuerpos anti-PD-1 se ve comprometida y el CRC progresa más rápidamente in vivo. En contraste, el ácido clorogénico puede reducir la producción de 4-HPA, aliviar la inmunosupresión asociada con la disbiosis de la microbiota intestinal, disminuir la carga tumoral y, por lo tanto, mejorar el efecto terapéutico de la inmunoterapia.^[60] Además de F. nucleatum y E. coli pks⁺, también se ha descubierto que otras bacterias enriquecidas en el CRC participan en la inmunosupresión a través de mecanismos mediados por metabolitos. Por ejemplo, genotipos específicos de Bacteroides fragilis no enterotoxigénicos (NTBF) que expresan en gran medida la hidrolasa de sales biliares (BSH) promueven la carcinogénesis colorrectal al alterar el acúmulo de ácidos biliares. La BSH convierte los ácidos biliares conjugados en formas no conjugadas, como el ácido desoxicólico (DCA) y el ácido litocólico (LCA), que posteriormente activan el receptor de ácidos biliares acoplado a proteínas G, lo que conduce a la regulación al alza del eje β-catenina/CCL28 en las células tumorales. Esta cascada da como resultado un aumento del reclutamiento intratumoral de células T reguladoras supresoras de la inmunidad CD25⁺FOXP3⁺, lo que crea un microambiente inmunosupresor que puede comprometer la eficacia de los ICIs.^[61]

Los roles aparentemente contradictorios de F. nucleatum en la modulación de la eficacia de los ICIs resaltan la complejidad de las interacciones huésped-microbios en el CRC. Esta dualidad probablemente refleja mecanismos dependientes del contexto determinados principalmente por la vía de administración bacteriana y el modo de acción resultante. La inyección intratumoral directa de F. nucleatum vivo permite el contacto bacteriano con las células tumorales, lo que sensibiliza los tumores al bloqueo de PD-L1.^[45] En contraste, la administración oral de F. nucleatum no conduce a la acumulación bacteriana en los tumores, sino que ejerce efectos inmunosupresores sistémicos a través de sus metabolitos, como el ácido succínico^[59] y el 4-HPA.^[60] Estos hallazgos subrayan la necesidad de que los estudios futuros consideren cuidadosamente estos factores dependientes del contexto, en particular la vía de administración y la distinción entre la presencia bacteriana local y los efectos metabólicos sistémicos, al evaluar el potencial de dirigir F. nucleatum para la inmunoterapia del CRC.

Componentes microbianos activos

Además de las bacterias vivas intactas y sus metabolitos clásicos, componentes estructurales específicos y factores secretados derivados de la microbiota intestinal, que funcionan como portadores bioactivos altamente especializados, demuestran un potencial significativo para modular con precisión la inmunidad del huésped, en particular para mejorar la eficacia de la inmunoterapia contra el cáncer (Figura 4).

A. muciniphila es capaz de liberar vesículas de la membrana externa bacteriana (OMV). A través de la fusión de membranas, las OMV pueden promover selectivamente el crecimiento de bacterias beneficiosas, restaurando así el equilibrio de la microbiota intestinal. Además, las OMV activan las células B y las células dendríticas para inducir las respuestas de IgA de la mucosa. Las OMV regulan al alza las proteínas de las uniones estrechas para preservar la integridad de la barrera intestinal. El trasplante de OMV en los intestinos de ratones ayuda a mantener la homeostasis intestinal, alivia la colitis y mejora la eficacia terapéutica de la inmunoterapia contra el CRC.^[62] Los estudios en modelos murinos de CRC han demostrado que las vesículas extracelulares (VE) derivadas de LGG administradas por vía oral modulan la inmunidad intestinal y mejoran sinérgicamente la eficacia de la terapia anti-PD-1. El tratamiento con VE de LGG aumenta las proporciones de células dendríticas MHC II⁺, células T CD4⁺ y células T CD8⁺ dentro del MET, lo que contribuye a mejorar las respuestas inmunes antitumorales.^[63] Se ha demostrado que los polisacáridos extracelulares (EPS) derivados de Lactobacillus bulgaricus (L. bulgaricus) inducen la generación de células T CD8+ CCR6⁺ al unirse al receptor LPA₂ en la superficie de las células T CD8+. Se dirige específicamente a los tejidos tumorales que expresan el ligando de quimiocina del motivo C-C 20 (CCL20), remodela el MET, recluta las células Teff CXCR3⁺ y se combina sinérgicamente con los ICIs para enriquecer las células T citotóxicas específicas del tumor y reducir el agotamiento de las células T, lo que en última instancia mejora la eficacia antitumoral. El requisito previo clave para que los EPS ejerzan su efecto son los tumores que expresan en gran medida CCL20 (por ejemplo, CRC). Para el melanoma que no expresa CCL20, los EPS son ineficaces.^[64] Los lipopolisacáridos (LPS), que se originan en las bacterias Gram-negativas del intestino, se encuentran en niveles significativos en los tejidos de CRC in situ. Los LPS se unen al receptor 4 de tipo Toll (TLR4) para activar la vía de señalización TLR4/MYD88/NF-κB. La activación persistente de esta vía promueve la secreción de múltiples factores inmunosupresores (por ejemplo, IL-6, TGF-β) y, al mismo tiempo, aumenta la expresión de PD-L1 en la superficie de las células tumorales, lo que mejora el efecto inhibidor de las células tumorales sobre las células T. La activación de TLR4 promueve aún más el reclutamiento y la activación de las MDSC a través de la vía de señalización STAT3, lo que refuerza el microambiente inmunosupresor y hace que la terapia anti-PD-L1 sea menos eficaz para superar esta inmunosupresión.^[65]

Como se describe en la Sección 2.1.2, el F. nucleatum intratumoral activa el eje STING/NF-κB para aumentar la expresión de PD-L1, un proceso que se acompaña de un aumento de la infiltración de células T CD8⁺ IFN-γ⁺.^[45] Este entorno inmunostimulante permite que el aumento de la expresión de PD-L1 funcione como un mecanismo de resistencia adaptativa, que paradójicamente mejora la eficacia antitumoral cuando se combina con el bloqueo de PD-L1. En contraste, el LPS derivado de bacterias Gram-negativas activa la vía TLR4/MYD88/NF-κB, pero esta vía se asocia con programas inmunosupresores más amplios, incluida la captación de MDSC y la inflamación persistente.^[65] En este contexto, el aumento de la expresión de PD-L1 se produce dentro de un microambiente inmunosupresor caracterizado por la escasez de células T efectoras, lo que limita el beneficio terapéutico del bloqueo de PD-L1 por sí solo. Esta comparación ilustra que los patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) pueden converger en los mismos puntos de control inmunitario a través de diferentes mecanismos, pero el efecto neto sobre la eficacia de las inmunoterapias depende del contexto inmunológico más amplio, incluido el equilibrio entre la infiltración de células T efectoras y las poblaciones celulares inmunosupresoras, la duración de la señalización y la composición del microambiente tumoral. Comprender estas diferencias dependientes del contexto es crucial para desarrollar estrategias dirigidas a la microbiota que mejoren selectivamente, en lugar de perjudicar, las respuestas a las inmunoterapias.

Activación inmune mediada por microorganismos específicos

Un microbioma intestinal favorable puede orquestar un entorno inmunitario antitumoral y proinflamatorio que favorezca la acción de las inmunoterapias (Figura 1).

Mejora de la presentación de antígenos y la función de las células dendríticas

Ciertos comensales intestinales pueden modular directamente la función de las células dendríticas, un paso fundamental en la iniciación de la inmunidad adaptativa. Un estudio preclínico que utilizó modelos murinos de CRC demostró que Lactobacillus intestinalis (L. intestinalis) facilita el reclutamiento y la activación de las células dendríticas en el microambiente tumoral (TME) al promover la liberación de CCL5 derivada de las células tumorales, lo que sugiere un posible mecanismo para sus efectos antitumorales.^[40] Los estudios mecanicistas que utilizaron modelos tumorales murinos y células dendríticas derivadas de la médula ósea (BMDC) han demostrado que Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) activa la vía de señalización intracelular cGAS/STING, lo que conduce a la producción de interferón de tipo I (por ejemplo, IFN-β), que a su vez promueve la activación y la maduración de las células dendríticas y mejora la eficacia de la terapia anti-PD-1.^[41] Las células dendríticas activadas presentan los antígenos tumorales a las células T de forma más eficiente, un paso inicial crucial para la reactivación mediada por las inmunoterapias.

Promoción de la infiltración y la función de las células T CD8+ citotóxicas (CTLs)

La presencia y la funcionalidad de los linfocitos T CD8+ infiltrantes tumorales (TILs) son fuertes predictores de la respuesta a las inmunoterapias. Las bacterias beneficiosas mejoran directamente este eje. Los estudios preclínicos en ratones con carcinoma de colon MC38 han demostrado que la administración oral de Bifidobacterium breve (B. breve) JCM92 mejora la inmunidad antitumoral al aumentar las frecuencias de células T CD8⁺ sistémicas e intratumorales, células T CD8⁺ efectoras (CD8⁺ Teff) y células asesinas naturales (NK), al tiempo que reduce las poblaciones de células T reguladoras. Cabe destacar que este efecto inmunostimulante fue específico de la cepa, ya que otra cepa de B. breve (Bb03) exhibió actividad antitumoral por sí sola, pero no logró potenciar la eficacia del oxaliplatino o el bloqueo de PD-1.^[42] Además, se ha demostrado que Lactobacillus paracasei (L. paracasei) SH2020 mejora la eficacia anti-PD-1 al promover la infiltración de células T CD8⁺ en los tumores. Mecánicamente, esta cepa induce a las células tumorales a secretar CXCL10, una quimiocina fundamental para el reclutamiento de células T, como se demostró en los ensayos de estimulación in vitro y en los experimentos de neutralización in vivo de CXCL10 que abolieron sus efectos antitumorales.^[43] Además, se ha demostrado que Clostridium butyricum (C. butyricum) mejora la eficacia anti-PD-1 en el CRC a través de dos mecanismos complementarios. En primer lugar, su proteína de superficie secD se une al receptor GRP78 de las células de CRC, inhibiendo la señalización PI3K-AKT-NF-κB y reduciendo la secreción de IL-6, lo que alivia la supresión mediada por IL-6 de las células T CD8⁺, un mecanismo validado por los experimentos de eliminación de GRP78 y neutralización de IL-6. En segundo lugar, su metabolito butirato activa directamente la citotoxicidad de las células T CD8⁺.^[44] Cabe destacar que, en modelos murinos, F. nucleatum activa la vía de señalización STING/NF-κB para aumentar la expresión de PD-L1 en las células tumorales, al tiempo que aumenta la infiltración de TILs CD8⁺ IFN-γ⁺, lo que mejora la sensibilidad al bloqueo de PD-L1. Los análisis de cohortes clínicos revelaron además que la presencia de F. nucleatum en los tejidos tumorales se correlaciona con una mejora de las respuestas terapéuticas al bloqueo de PD-1 en pacientes con CRC.^[45]

Modulación de las células inmunosupresoras

La microbiota intestinal también remodela el microambiente inmunitario tumoral al modular las poblaciones celulares inmunosupresoras. Un mecanismo de acción clave es la restricción de las células T reguladoras (Tregs). Los estudios en modelos murinos de CRC han demostrado que la administración oral de B. breve JCM92 reduce la proporción de Tregs entre las células inmunitarias, lo que debilita su supresión de las células T efectoras.^[42] De manera similar, C. butyricum inhibe la polarización de los macrófagos asociados al tumor de tipo M2 (M2 TAM) y disminuye la acumulación de Tregs, lo que en conjunto alivia la inmunosupresión local en los tumores.^[44] Además, las bacterias atenuadas, como Salmonella typhimurium (S. typhimurium) atenuada, pueden reducir la expresión de moléculas de control inmunitario inhibitorias como PD-1 y LAG-3 en las células T, lo que alivia el agotamiento de las células T y mejora aún más la eficacia de las inmunoterapias.^[46]

Aunque los estudios mencionados anteriormente destacan los efectos inmunomoduladores de las cepas bacterianas individuales, es importante reconocer que, en entornos clínicos, la microbiota intestinal constituye una comunidad ecológica compleja. El impacto final en la inmunidad del huésped y la eficacia de las inmunoterapias depende no solo de la presencia o ausencia de cepas específicas, sino también de las interacciones dinámicas entre los miembros de la comunidad, incluidas la competencia, la alimentación cruzada y la cooperación metabólica. El punto clave es que estas interacciones ecológicas a menudo convergen en la producción de metabolitos, los principales mensajeros que transmiten las señales microbianas al sistema inmunitario del huésped. Por ejemplo, la producción del metabolito inmunomodulador butirato, que se analizará en la siguiente sección, a menudo depende de la alimentación cruzada entre múltiples especies bacterianas.^[47] Por lo tanto, si bien las cepas individuales ofrecen un potencial funcional, en última instancia, es el conjunto de metabolitos derivados de la comunidad el que coordina la respuesta inmunitaria. Esta perspectiva nos lleva naturalmente a explorar el papel específico de los metabolitos microbianos en la configuración de la eficacia de la terapia con inmunoterapias.

Mejora de la presentación de antígenos y la función de las células dendríticas

Ciertos comensales intestinales pueden modular directamente la función de las células dendríticas, un paso fundamental en la iniciación de la inmunidad adaptativa. Un estudio preclínico que utilizó modelos murinos de CRC demostró que Lactobacillus intestinalis (L. intestinalis) facilita el reclutamiento y la activación de las células dendríticas en el microambiente tumoral (TME) al promover la liberación de CCL5 derivada de las células tumorales, lo que sugiere un posible mecanismo para sus efectos antitumorales.^[40] Los estudios mecanicistas que utilizaron modelos tumorales murinos y células dendríticas derivadas de la médula ósea (BMDC) han demostrado que Lactobacillus rhamnosus GG (LGG) activa la vía de señalización intracelular cGAS/STING, lo que conduce a la producción de interferón de tipo I (por ejemplo, IFN-β), que a su vez promueve la activación y la maduración de las células dendríticas y mejora la eficacia de la terapia anti-PD-1.^[41] Las células dendríticas activadas presentan los antígenos tumorales a las células T de forma más eficiente, un paso inicial crucial para la reactivación mediada por las inmunoterapias.

Promoción de la infiltración y la función de las células T CD8+ citotóxicas (CTLs)

La presencia y la funcionalidad de los linfocitos T CD8+ infiltrantes tumorales (TILs) son fuertes predictores de la respuesta a las inmunoterapias. Las bacterias beneficiosas mejoran directamente este eje. Los estudios preclínicos en ratones con carcinoma de colon MC38 han demostrado que la administración oral de Bifidobacterium breve (B. breve) JCM92 mejora la inmunidad antitumoral al aumentar las frecuencias de células T CD8⁺ sistémicas e intratumorales, células T CD8⁺ efectoras (CD8⁺ Teff) y células asesinas naturales (NK), al tiempo que reduce las poblaciones de células T reguladoras. Cabe destacar que este efecto inmunostimulante fue específico de la cepa, ya que otra cepa de B. breve (Bb03) exhibió actividad antitumoral por sí sola, pero no logró potenciar la eficacia del oxaliplatino o el bloqueo de PD-1.^[42] Además, se ha demostrado que Lactobacillus paracasei (L. paracasei) SH2020 mejora la eficacia anti-PD-1 al promover la infiltración de células T CD8⁺ en los tumores. Mecánicamente, esta cepa induce a las células tumorales a secretar CXCL10, una quimiocina fundamental para el reclutamiento de células T, como se demostró en los ensayos de estimulación in vitro y en los experimentos de neutralización in vivo de CXCL10 que abolieron sus efectos antitumorales.^[43] Además, se ha demostrado que Clostridium butyricum (C. butyricum) mejora la eficacia anti-PD-1 en el CRC a través de dos mecanismos complementarios. En primer lugar, su proteína de superficie secD se une al receptor GRP78 de las células de CRC, inhibiendo la señalización PI3K-AKT-NF-κB y reduciendo la secreción de IL-6, lo que alivia la supresión mediada por IL-6 de las células T CD8⁺, un mecanismo validado por los experimentos de eliminación de GRP78 y neutralización de IL-6. En segundo lugar, su metabolito butirato activa directamente la citotoxicidad de las células T CD8⁺.^[44] Cabe destacar que, en modelos murinos, F. nucleatum activa la vía de señalización STING/NF-κB para aumentar la expresión de PD-L1 en las células tumorales, al tiempo que aumenta la infiltración de TILs CD8⁺ IFN-γ⁺, lo que mejora la sensibilidad al bloqueo de PD-L1. Los análisis de cohortes clínicos revelaron además que la presencia de F. nucleatum en los tejidos tumorales se correlaciona con una mejora de las respuestas terapéuticas al bloqueo de PD-1 en pacientes con CRC.^[45]

Modulación de las células inmunosupresoras

La microbiota intestinal también remodela el microambiente inmunitario tumoral al modular las poblaciones celulares inmunosupresoras. Un mecanismo de acción clave es la restricción de las células T reguladoras (Tregs). Los estudios en modelos murinos de CRC han demostrado que la administración oral de B. breve JCM92 reduce la proporción de Tregs entre las células inmunitarias, lo que debilita su supresión de las células T efectoras.^[42] De manera similar, C. butyricum inhibe la polarización de los macrófagos asociados al tumor de tipo M2 (M2 TAM) y disminuye la acumulación de Tregs, lo que en conjunto alivia la inmunosupresión local en los tumores.^[44] Además, las bacterias atenuadas, como Salmonella typhimurium (S. typhimurium) atenuada, pueden reducir la expresión de moléculas de control inmunitario inhibitorias como PD-1 y LAG-3 en las células T, lo que alivia el agotamiento de las células T y mejora aún más la eficacia de las inmunoterapias.^[46]

Aunque los estudios mencionados anteriormente destacan los efectos inmunomoduladores de las cepas bacterianas individuales, es importante reconocer que, en entornos clínicos, la microbiota intestinal constituye una comunidad ecológica compleja. El impacto final en la inmunidad del huésped y la eficacia de las inmunoterapias depende no solo de la presencia o ausencia de cepas específicas, sino también de las interacciones dinámicas entre los miembros de la comunidad, incluidas la competencia, la alimentación cruzada y la cooperación metabólica. El punto clave es que estas interacciones ecológicas a menudo convergen en la producción de metabolitos, los principales mensajeros que transmiten las señales microbianas al sistema inmunitario del huésped. Por ejemplo, la producción del metabolito inmunomodulador butirato, que se analizará en la siguiente sección, a menudo depende de la alimentación cruzada entre múltiples especies bacterianas.^[47] Por lo tanto, si bien las cepas individuales ofrecen un potencial funcional, en última instancia, es el conjunto de metabolitos derivados de la comunidad el que coordina la respuesta inmunitaria. Esta perspectiva nos lleva naturalmente a explorar el papel específico de los metabolitos microbianos en la configuración de la eficacia de la terapia con inmunoterapias.

Los metabolitos microbianos como mensajeros inmunomoduladores

Las moléculas pequeñas derivadas de bacterias son potentes reguladores sistémicos de la inmunidad del huésped, y actúan como intermediarios clave en el eje microbiota-ICI (Figura 2).

Ácidos grasos de cadena corta (SCFAs)

Los SCFAs, principalmente el acetato, el propionato y el butirato, son metabolitos microbianos clave derivados de la fermentación de la fibra dietética en el intestino. La creciente evidencia destaca su papel crucial en la modulación del microambiente inmunitario tumoral y en la mejora de la eficacia de las ICIs.^[48],^[49] En modelos murinos de CRC, el butirato ha demostrado una notable actividad inmunomoduladora. El butirato producido por Roseburia intestinalis (R. intestinalis) activa directamente las células CTL CD8+, mejora su capacidad para destruir tumores y mejora significativamente las tasas de respuesta a la terapia anti-PD-1.^[50] A nivel mecanicista, el butirato actúa como un inhibidor de las histona desacetilasas (HDAC), lo que conduce a la remodelación de la cromatina que promueve la expresión de moléculas efectoras (por ejemplo, IFN-γ, granzima B) en las células T CD8+ y mantiene sus propiedades similares a las de las células madre y la memoria inmunológica a largo plazo.^[51] Además, los SCFAs pueden modular indirectamente las funciones de las células dendríticas (DCs), las células T reguladoras (Tregs) y los macrófagos a través de la activación de receptores acoplados a proteínas G (por ejemplo, GPR41, GPR43) y la influencia en la reprogramación metabólica celular, lo que en conjunto da forma a un microambiente tumoral favorable para la inmunidad.^[52] Cabe destacar que los efectos inmunorreguladores de los SCFAs exhiben un ritmo circadiano y una especificidad tisular, lo que sugiere su potencial para aplicaciones de crono-inmunoterapia.^[53] En resumen, los SCFAs, en particular el butirato, actúan como mediadores críticos del intercambio inmunitario entre la microbiota y el huésped y tienen un prometedor potencial para mejorar la respuesta a la inmunoterapia y superar la resistencia.

Metabolitos del triptófano

El metabolismo del triptófano está profundamente influenciado por la microbiota intestinal, y los indoles y sus derivados representan los principales productos metabólicos generados a través del catabolismo microbiano del triptófano. Los estudios mecanicistas han revelado que Lactobacillus gallinarum (L. gallinarum) y su metabolito, el ácido indólico-3-carboxílico (ICA), mejoran la eficacia anti-PD-1 en el CRC a través de la modulación del eje IDO1/Kyn/AHR. El ICA inhibe la expresión de la indolamina 2,3-dioxigenasa 1 (IDO1) en los tumores, lo que reduce la producción de quinurenina (Kyn). El ICA compite con Kyn por la unión al receptor de hidrocarburos aromáticos (AHR) en las células T, exhibiendo una mayor afinidad por el AHR que Kyn, lo que inhibe la diferenciación de las Tregs.^[54]
Lactobacillus johnsonii (L. johnsonii) y Clostridium sporogenes (C. sporogenes) producen sinérgicamente ácido indólico-3-propiónico (IPA). El IPA aumenta significativamente el número de células T progenitoras exhaustas CD8+ (Tpex) y células Teff CD8+. Las Tpex pueden diferenciarse en células Teff a través de la expansión clonal, secretando citocinas como el IFN-γ y el factor de necrosis tumoral-α (TNF-α) para matar directamente las células tumorales y mejorar la eficacia de la inmunoterapia.^[55]

Inosina

Los estudios mecanicistas que utilizan ratones germivoros y modelos de transferencia adoptiva de células T han demostrado que la inosina, un metabolito producido por Bifidobacterium pseudolongum (B. pseudolongum), mejora la eficacia de las ICIs a través del receptor de adenosina A2A (A2aR) en las células T.^[56] La inosina, bajo los efectos combinados de la terapia con ICIs (por ejemplo, anti-proteína asociada a linfocitos T citotóxicos 4, CTLA-4) y las señales de coestimulación (por ejemplo, IL-12), activa las vías de señalización descendentes a través del A2aR en la superficie de las células T. Esto promueve la diferenciación de las células T CD4+ ingenuas en células T colaboradoras 1 (células Th1) y mejora sus capacidades funcionales (por ejemplo, secreción de IFN-γ). Estas células Th1 activadas activan aún más células como las células CTL CD8+, lo que mejora colectivamente la respuesta inmunitaria antitumoral y, por lo tanto, mejora la eficacia terapéutica de las ICIs. El estudio demostró además que Akkermansia muciniphila (A. muciniphila) es capaz de producir inosina, y su mecanismo para mejorar las ICIs se basa también en la vía de señalización A2aR. Por lo tanto, la suplementación con inosina puede servir como terapia adyuvante para las ICIs, lo que podría mejorar las tasas de respuesta de los pacientes. Además, los antagonistas del A2aR deben administrarse con precaución en los ensayos clínicos para evitar interferir con la inmunomodulación beneficiosa de la inosina.^[56],^[57]

Urolitina B (UB)

Los estudios en modelos murinos de CRC han demostrado que la UB, un metabolito derivado de la microbiota intestinal, mejora las respuestas inmunitarias antitumorales a través de múltiples mecanismos. El tratamiento con UB aumenta la diversidad de la microbiota intestinal. Mejora las respuestas inmunitarias antitumorales al aumentar el número de células NK y células T γδ, suprimir la actividad de las Tregs, reducir la expresión de PD-L1 y aumentar la expresión del antígeno leucocitario humano-B (HLA-B) y el receptor de células T γδ. La combinación de UB e inmunoterapia suprime eficazmente el crecimiento del CRC y establece un microambiente altamente inmunorreactivo, lo que ofrece un mayor potencial para intervenciones inmunoterapéuticas posteriores en pacientes con CRC.^[58]

Efectos dependientes del contexto de los metabolitos microbianos

Cabe destacar que el impacto de los metabolitos microbianos en la inmunoterapia no siempre es positivo; ciertos metabolitos pueden provocar inmunosupresión y conducir a la resistencia al tratamiento (Figura 3). Los metabolitos de F. nucleatum ejercen efectos opuestos sobre los resultados de la inmunoterapia en pacientes con CRC. Su metabolito, el ácido succínico, activa el receptor 1 del succinato (SUCNR1) en las células de CRC, lo que inicia el eje de señalización SUCNR1-HIF-1-EZH2 y, posteriormente, inhibe la vía cGAS-IFN-β. Esto conduce a una reducción de las quimiocinas de tipo Th1 (por ejemplo, CXCL10) dentro del tumor, lo que impide la migración de las células T CD8+ al microambiente tumoral (TME) y, al mismo tiempo, disminuye su citotoxicidad, lo que provoca que el CRC desarrolle resistencia a los inhibidores de PD-1.^[59] El ácido 4-hidroxibencenoacético (4-HPA), un metabolito producido por F. nucleatum y E. coli pks⁺, mejora la transcripción del ligando de quimiocina CXC 3 (CXCL3), activa la vía de señalización JAK2/STAT3 y promueve la infiltración de células supresoras derivadas de la médula ósea polimorfonucleares (PMN-MDSCs) en el TME. Como resultado, la respuesta antitumoral se suprime, la eficacia de los anticuerpos anti-PD-1 se ve comprometida y el CRC progresa más rápidamente in vivo. En contraste, el ácido clorogénico puede reducir la producción de 4-HPA, aliviar la inmunosupresión asociada con la disbiosis de la microbiota intestinal, disminuir la carga tumoral y, por lo tanto, mejorar el efecto terapéutico de la inmunoterapia.^[60] Además de F. nucleatum y E. coli pks⁺, también se ha descubierto que otras bacterias enriquecidas en el CRC participan en la inmunosupresión a través de mecanismos mediados por metabolitos. Por ejemplo, genotipos específicos de Bacteroides fragilis no enterotoxigénicos (NTBF) que expresan en gran medida la hidrolasa de sales biliares (BSH) promueven la carcinogénesis colorrectal al alterar el acúmulo de ácidos biliares. La BSH convierte los ácidos biliares conjugados en formas no conjugadas, como el ácido desoxicólico (DCA) y el ácido litocólico (LCA), que posteriormente activan el receptor de ácidos biliares acoplado a proteínas G, lo que conduce a la regulación al alza del eje β-catenina/CCL28 en las células tumorales. Esta cascada da como resultado un aumento del reclutamiento intratumoral de Tregs inmunosupresoras CD25⁺FOXP3⁺, lo que crea un microambiente inmunosupresor que puede comprometer la eficacia de las ICIs.^[61]

Los roles aparentemente contradictorios de F. nucleatum en la modulación de la eficacia de las ICIs resaltan la complejidad de las interacciones huésped-microbios en el CRC. Esta dualidad probablemente refleja mecanismos dependientes del contexto determinados principalmente por la vía de administración bacteriana y el modo de acción resultante. La inyección intratumoral directa de F. nucleatum vivo permite el contacto bacteriano con las células tumorales, lo que sensibiliza los tumores al bloqueo de PD-L1.^[45] En contraste, la administración oral de F. nucleatum no conduce a la acumulación bacteriana en los tumores, sino que ejerce efectos inmunosupresores sistémicos a través de sus metabolitos, como el ácido succínico^[59] y el 4-HPA.^[60] Estos hallazgos subrayan la necesidad de que los estudios futuros consideren cuidadosamente estos factores dependientes del contexto, en particular la vía de administración y la distinción entre la presencia bacteriana local y los efectos metabólicos sistémicos, al evaluar el potencial de dirigir F. nucleatum para la inmunoterapia del CRC.

Ácidos grasos de cadena corta (SCFAs)

Los SCFAs, principalmente el acetato, el propionato y el butirato, son metabolitos microbianos clave derivados de la fermentación de la fibra dietética en el intestino. La creciente evidencia destaca su papel crucial en la modulación del microambiente inmunitario tumoral y en la mejora de la eficacia de las ICIs.^[48],^[49] En modelos murinos de CRC, el butirato ha demostrado una notable actividad inmunomoduladora. El butirato producido por Roseburia intestinalis (R. intestinalis) activa directamente las células CTL CD8+, mejora su capacidad para destruir tumores y mejora significativamente las tasas de respuesta a la terapia anti-PD-1.^[50] A nivel mecanicista, el butirato actúa como un inhibidor de las histona desacetilasas (HDAC), lo que conduce a la remodelación de la cromatina que promueve la expresión de moléculas efectoras (por ejemplo, IFN-γ, granzima B) en las células T CD8+ y mantiene sus propiedades similares a las de las células madre y la memoria inmunológica a largo plazo.^[51] Además, los SCFAs pueden modular indirectamente las funciones de las células dendríticas (DCs), las células T reguladoras (Tregs) y los macrófagos a través de la activación de receptores acoplados a proteínas G (por ejemplo, GPR41, GPR43) y la influencia en la reprogramación metabólica celular, lo que en conjunto da forma a un microambiente tumoral favorable para la inmunidad.^[52] Cabe destacar que los efectos inmunorreguladores de los SCFAs exhiben un ritmo circadiano y una especificidad tisular, lo que sugiere su potencial para aplicaciones de crono-inmunoterapia.^[53] En resumen, los SCFAs, en particular el butirato, actúan como mediadores críticos del intercambio inmunitario entre la microbiota y el huésped y tienen un prometedor potencial para mejorar la respuesta a la inmunoterapia y superar la resistencia.

Metabolitos del triptófano

El metabolismo del triptófano está profundamente influenciado por la microbiota intestinal, y los indoles y sus derivados representan los principales productos metabólicos generados a través del catabolismo microbiano del triptófano. Los estudios mecanicistas han revelado que Lactobacillus gallinarum (L. gallinarum) y su metabolito, el ácido indólico-3-carboxílico (ICA), mejoran la eficacia anti-PD-1 en el CRC a través de la modulación del eje IDO1/Kyn/AHR. El ICA inhibe la expresión de la indolamina 2,3-dioxigenasa 1 (IDO1) en los tumores, lo que reduce la producción de quinurenina (Kyn). El ICA compite con Kyn por la unión al receptor de hidrocarburos aromáticos (AHR) en las células T, exhibiendo una mayor afinidad por el AHR que Kyn, lo que inhibe la diferenciación de las Tregs.^[54]
Lactobacillus johnsonii (L. johnsonii) y Clostridium sporogenes (C. sporogenes) producen sinérgicamente ácido indólico-3-propiónico (IPA). El IPA aumenta significativamente el número de células T progenitoras exhaustas CD8+ (Tpex) y células Teff CD8+. Las Tpex pueden diferenciarse en células Teff a través de la expansión clonal, secretando citocinas como el IFN-γ y el factor de necrosis tumoral-α (TNF-α) para matar directamente las células tumorales y mejorar la eficacia de la inmunoterapia.^[55]

Inosina

Estudios mecanísticos que utilizan ratones libres de gérmenes y modelos de transferencia adoptiva de células T han demostrado que la inosina, un metabolito producido por Bifidobacterium pseudolongum (B. pseudolongum), mejora la eficacia de la inmunoterapia de control de puntos de control inmunitarios (ICI) a través del receptor de adenosina A2A (A2aR) en las células T.^[56] La inosina, bajo los efectos combinados de la terapia con ICI (por ejemplo, anti-proteína 4 asociada a linfocitos T citotóxicos, CTLA-4) y señales coestimuladoras (por ejemplo, IL-12), activa las vías de señalización descendentes a través del A2aR en la superficie de las células T. Esto promueve la diferenciación de las células T CD4⁺ ingenuas en células T colaboradoras 1 (células Th1) y mejora sus capacidades funcionales (por ejemplo, secreción de IFN-γ). Estas células Th1 activadas activan aún más células como las células CTL CD8⁺, mejorando colectivamente la respuesta inmune antitumoral y, por lo tanto, mejorando la eficacia terapéutica de las ICI. El estudio demostró además que Akkermansia muciniphila (A. muciniphila) es capaz de producir inosina, y su mecanismo para mejorar las ICI también se basa en la vía de señalización A2aR. Por lo tanto, la suplementación con inosina puede servir como terapia adyuvante para las ICI, mejorando potencialmente las tasas de respuesta de los pacientes. Además, los antagonistas del A2aR deben administrarse con precaución en los ensayos clínicos para evitar interferir con el efecto inmunomodulador beneficioso de la inosina.^[56],^[57]

Urolitina B (UB)

Los estudios en modelos murinos de CRC han demostrado que la UB, un metabolito derivado de la microbiota intestinal, mejora las respuestas inmunes antitumorales a través de múltiples mecanismos. El tratamiento con UB aumenta la diversidad de la microbiota intestinal. Mejora las respuestas inmunes antitumorales al aumentar el número de células NK y células T γδ, suprimir la actividad de las células Treg, reducir la expresión de PD-L1 y aumentar la expresión del antígeno leucocitario humano B (HLA-B) y el receptor de células T γδ. La combinación de UB e inmunoterapia suprime eficazmente el crecimiento del CRC y establece un microambiente altamente inmunorreactivo, ofreciendo un mayor potencial para intervenciones inmunoterapéuticas posteriores en pacientes con CRC.^[58]

Efectos dependientes del contexto de los metabolitos microbianos

Cabe destacar que el impacto de los metabolitos microbianos en la inmunoterapia no siempre es positivo; ciertos metabolitos pueden provocar inmunosupresión y conducir a la resistencia al tratamiento (Figura 3). Los metabolitos de F. nucleatum ejercen efectos opuestos sobre los resultados de la inmunoterapia en pacientes con CRC. Su metabolito, el ácido succínico, activa el receptor 1 del succinato (SUCNR1) en las células de CRC, iniciando así el eje de señalización SUCNR1-HIF-1-EZH2 e inhibiendo posteriormente la vía cGAS-IFN-β. Esto conduce a una reducción de las quimiocinas de tipo Th1 (por ejemplo, CXCL10) dentro del tumor, lo que dificulta la migración de las células T CD8⁺ al microambiente tumoral (TME) y, al mismo tiempo, disminuye su citotoxicidad, lo que resulta en que el CRC desarrolle resistencia a los inhibidores de PD-1.^[59] El ácido 4-hidroxibencenoacético (4-HPA), un metabolito producido por F. nucleatum y E. coli pks⁺, mejora la transcripción del ligando de quimiocina del motivo CXC 3 (CXCL3), activa la vía de señalización JAK2/STAT3 y promueve la infiltración de células supresoras de mieloides polimorfonucleares (PMN-MDSC) en el TME. Como resultado, la respuesta antitumoral se suprime, la eficacia de los anticuerpos anti-PD-1 se ve comprometida y el CRC progresa más rápidamente in vivo. En contraste, el ácido clorogénico puede reducir la producción de 4-HPA, aliviar la supresión inmune asociada con la disbiosis de la microbiota intestinal, disminuir la carga tumoral y, por lo tanto, mejorar el efecto terapéutico de la inmunoterapia.^[60] Además de F. nucleatum y E. coli pks⁺, también se ha descubierto que otras bacterias enriquecidas en el CRC participan en la supresión inmune a través de mecanismos mediados por metabolitos. Por ejemplo, genotipos específicos de Bacteroides fragilis no enterotoxigénicos (NTBF) que expresan en gran medida la hidrolasa de sales biliares (BSH) promueven la carcinogénesis colorrectal al alterar el acúmulo de ácidos biliares. La BSH convierte los ácidos biliares conjugados en formas no conjugadas, como el ácido desoxicólico (DCA) y el ácido litocólico (LCA), que posteriormente activan el receptor de ácidos biliares acoplado a la proteína G, lo que lleva a la regulación ascendente del eje β-catenina/CCL28 en las células tumorales. Esta cascada da como resultado un aumento del reclutamiento intratumoral de células T reguladoras supresoras inmunes CD25⁺ FOXP3⁺, creando así un microambiente inmunosupresor que puede comprometer la eficacia de las ICI.^[61]

Los roles aparentemente contradictorios de F. nucleatum en la modulación de la eficacia de las ICI resaltan la complejidad de las interacciones huésped-microbio en el CRC. Esta dualidad probablemente refleja mecanismos dependientes del contexto determinados principalmente por la vía de administración bacteriana y el modo de acción resultante. La inyección intratumoral directa de F. nucleatum vivo permite el contacto bacteriano con las células tumorales, sensibilizando así los tumores al bloqueo de PD-L1.^[45] En contraste, la administración oral de F. nucleatum no conduce a la acumulación bacteriana en los tumores, sino que ejerce efectos inmunosupresores sistémicos a través de sus metabolitos, como el ácido succínico^[59] y el 4-HPA.^[60] Estos hallazgos subrayan la necesidad de que los estudios futuros consideren cuidadosamente estos factores dependientes del contexto, en particular la vía de administración y la distinción entre la presencia bacteriana local y los efectos metabólicos sistémicos, al evaluar el potencial de dirigir F. nucleatum para la inmunoterapia del CRC.

Componentes microbianos activos

Además de las bacterias vivas intactas y sus metabolitos clásicos, componentes estructurales específicos y factores secretados derivados de la microbiota intestinal, que funcionan como portadores bioactivos altamente especializados, demuestran un potencial significativo para modular con precisión la inmunidad del huésped, particularmente en el aumento de la eficacia de la inmunoterapia contra el cáncer (Figura 4).

A. muciniphila es capaz de liberar vesículas de la membrana externa bacteriana (OMV). A través de la fusión de membranas, las OMV pueden promover selectivamente el crecimiento de bacterias beneficiosas, restaurando así el equilibrio de la microbiota intestinal. Además, las OMV activan las células B y las células dendríticas (DC) para inducir las respuestas de IgA de la mucosa. Las OMV regulan las proteínas de las uniones estrechas para preservar la integridad de la barrera intestinal. El trasplante de OMV en los intestinos de ratones ayuda a mantener la homeostasis intestinal, alivia la colitis y mejora la eficacia terapéutica de la inmunoterapia contra el CRC.^[62] Los estudios en modelos murinos de CRC han demostrado que las vesículas extracelulares (EV) derivadas de LGG administradas por vía oral modulan la inmunidad intestinal y mejoran sinérgicamente la eficacia de la terapia anti-PD-1. El tratamiento con EV de LGG aumenta las proporciones de DC MHC II⁺, células T CD4⁺ y células T CD8⁺ dentro del TME, lo que contribuye a mejorar las respuestas inmunes antitumorales.^[63] Los estudios han demostrado que los polisacáridos extracelulares (EPS) derivados de Lactobacillus bulgaricus (L. bulgaricus) inducen la generación de células T CD8⁺ CCR6⁺ al unirse al receptor LPA₂ en la superficie de las células T CD8⁺. Se dirige específicamente a los tejidos tumorales que expresan el ligando de quimiocina del motivo C-C 20 (CCL20), remodela el TME, recluta CXCR3⁺ Teff y se combina sinérgicamente con las ICI para enriquecer las células CTL específicas del tumor y reducir el agotamiento de las células T, lo que en última instancia mejora la eficacia antitumoral. El requisito previo clave para que los EPS ejerzan su efecto son los tumores que expresan en gran medida CCL20 (por ejemplo, CRC). Para el melanoma que no expresa CCL20, los EPS son ineficaces.^[64] Los lipopolisacáridos (LPS), que se originan en las bacterias Gram-negativas de la microbiota intestinal, se encuentran en niveles significativos en los tejidos de CRC in situ. El LPS se une al receptor 4 tipo Toll (TLR4) para activar la vía de señalización TLR4/MYD88/NF-κB. La activación persistente de esta vía promueve la secreción de múltiples factores inmunosupresores (por ejemplo, IL-6, TGF-β) y, al mismo tiempo, aumenta la expresión de PD-L1 en la superficie de las células tumorales, lo que mejora el efecto inhibidor de las células tumorales sobre las células T. La activación de TLR4 también promueve el reclutamiento y la activación de las MDSC a través de la vía de señalización STAT3, reforzando así el microambiente inmunosupresor y haciendo que la terapia anti-PD-L1 sea menos eficaz para superar esta inmunosupresión.^[65]

Como se describe en la Sección 2.1.2, F. nucleatum intratumoral activa el eje STING/NF-κB para regular al alza PD-L1, un proceso que se acompaña de un aumento de la infiltración de células T CD8⁺ IFN-γ⁺.^[45] Este entorno inmunostimulante permite que la regulación al alza de PD-L1 funcione como un mecanismo de resistencia adaptativa, que paradójicamente mejora la eficacia antitumoral cuando se combina con el bloqueo de PD-L1. En contraste, el LPS derivado de las bacterias Gram-negativas activa la vía TLR4/MYD88/NF-κB, pero esta vía se asocia con programas inmunosupresores más amplios, incluida la captación de MDSC y la inflamación persistente.^[65] En este contexto, la regulación al alza de PD-L1 se produce dentro de un microambiente inmunosupresor caracterizado por la escasez de células T efectoras, lo que limita el beneficio terapéutico del bloqueo de PD-L1 solo. Esta comparación ilustra que los patrones moleculares asociados a patógenos (PAMP) pueden converger en los mismos puntos de control inmunitarios a través de diferentes mecanismos, pero el efecto neto sobre la eficacia de las ICI depende del contexto inmunológico más amplio, incluido el equilibrio entre la infiltración de células T efectoras y las poblaciones de células inmunosupresoras, la duración de la señalización y la composición del microambiente tumoral. Comprender estas diferencias dependientes del contexto es crucial para desarrollar estrategias dirigidas a la microbiota que mejoren selectivamente, en lugar de perjudicar, las respuestas de las ICI.

Ritmo circadiano y cruce de comunicación microbiota-huésped-inmunidad

Más allá de la composición estática, la dinámica temporal de la microbiota intestinal, gobernada por los ritmos circadianos, representa una dimensión crucial y a menudo pasada por alto que puede afectar significativamente el resultado de la terapia con ICI.

La asociación entre los ritmos circadianos y el CRC

Los ritmos circadianos están regulados por el reloj biológico central en el núcleo supraquiasmático del hipotálamo. Los genes circadianos clave incluyen Period (Per1, Per2, Per3), Cryptochrome (Cry1, Cry2), Bmal1 y otros.^[66] La alteración del ritmo circadiano está estrechamente asociada con la progresión del CRC. El análisis bioinformático revela que múltiples genes del reloj circadiano (CCG) están desregulados y se mutan con frecuencia en las muestras de CRC.^[67] El CCG Bmal1 suprime el desarrollo del CRC al regular la vía de señalización Hippo en las células madre intestinales. Por el contrario, la deficiencia de Bmal1 o la alteración de la luz mejoran la capacidad de autorrenovación de las células madre intestinales, acelerando significativamente la progresión del CRC.^[68] Investigaciones adicionales han demostrado que la pérdida de función en el gen Bmal1 acelera la pérdida de heterocigosidad de APC, lo que desencadena la activación anormal de la vía de señalización Wnt y, en última instancia, acelera la progresión del CRC.^[69]### Características del ritmo circadiano y factores reguladores de la microbiota intestinal

La microbiota intestinal no es estática, sino que presenta un marcado ritmo circadiano, caracterizado por cambios regulares en la composición, abundancia y actividad metabólica de los microorganismos a lo largo del ciclo día-noche.^[70-72] Los genes reloj circadiano (CCG) del huésped son los principales reguladores de los ritmos circadianos de los microorganismos. Las investigaciones han revelado que, tras la inactivación del gen Bmal1, el ritmo circadiano de la microbiota intestinal en ratones se abolió por completo, y también cesó la variación cíclica de la abundancia relativa de los filos Bacteroidetes y Firmicutes. También se descubrió que los ritmos circadianos de la microbiota intestinal presentan diferencias de género, y las hembras de ratón muestran una mayor pronunciación de la ritmicidad en sus comunidades microbianas en comparación con los machos.^[73] Investigaciones recientes también han corroborado este hallazgo.^[74] Los patrones dietéticos también influyen en los ritmos microbianos. Tras una dieta alta en grasas y baja en fibra, tanto los ratones machos como las hembras mostraron una disminución en la ritmicidad de sus comunidades microbianas, y la distribución de la actividad máxima se vio alterada.^[74] La suplementación con melatonina exógena puede restaurar el equilibrio.^[75] Además, la exposición a la luz también influye en las oscilaciones circadianas de la microbiota intestinal.^[76],^[77] Los ritmos circadianos entre el huésped y la microbiota no son unidireccionales, sino que representan una interacción bidireccional. Por un lado, el huésped proporciona un entorno estable para la comunidad microbiana mediante la regulación de los genes reloj circadiano.^[78] Por otro lado, la microbiota intestinal y sus metabolitos pueden ejercer una influencia bidireccional sobre el ritmo circadiano del huésped mediante la modulación de la expresión de los genes reloj circadiano del huésped, formando así una red de interacción rítmica huésped-microbiota.^[53],^[79]

El impacto de la alteración de los ritmos circadianos en la terapia con inhibidores de puntos de control inmunitario (ICI)

Alteración circadiana de la microbiota intestinal

Cuando la ritmicidad de la microbiota intestinal se ve alterada por factores externos, esto conduce a alteraciones en la composición microbiana y a fluctuaciones circadianas anormales en los productos metabólicos.^[70] Las investigaciones realizadas con un modelo de ratón de CCRC han revelado que las alteraciones en el ritmo circadiano modifican la diversidad y la abundancia de la microbiota intestinal, mientras que la progresión del cáncer exacerba aún más estos cambios.^[80] En primer lugar, el ritmo circadiano de la microbiota intestinal influye directamente en la función inmune del huésped mediante la regulación de la expresión de los genes relacionados con el sistema inmunitario y la actividad de las células inmunitarias.^[74] En segundo lugar, las fluctuaciones anormales en los metabolitos microbianos intestinales alteran la homeostasis de los metabolitos clave, como los ácidos grasos de cadena corta (AGCC),^[81],^[82] los ácidos biliares,^[83] y el triptófano y sus metabolitos.^[84] Las investigaciones han demostrado que la vía metabólica del ácido biliar está significativamente enriquecida en los metabolitos de la microbiota intestinal de los ratones con ritmos circadianos alterados, y que el taurocolato (TCA) muestra un aumento marcado en todos los modelos alterados. El TCA regula la función de las células supresoras derivadas de mieloides (MDSC) tanto a nivel epigenético como a nivel de proteínas. El TCA promueve la acumulación masiva de MDSC en el microambiente tumoral (TME) y activa sus funciones inmunosupresoras, suprimiendo así la función de las células T CD8⁺ y dando forma a un TME inmunosupresor.^[85] Por lo tanto, el reloj circadiano regula la microbiota intestinal y sus metabolitos, desempeñando un papel crucial en la evolución del TME y la progresión del cáncer.^[86] La alteración de los ritmos circadianos de la microbiota intestinal puede afectar la eficacia y la seguridad de la terapia con ICI.

Ritmos circadianos intrínsecos en las células inmunitarias

Las propias células inmunitarias poseen ritmos circadianos intrínsecos, y se detectan ritmos circadianos moleculares oscilantes en casi todas las células implicadas en la función del sistema inmunitario.^[87-89] Estos cambios dinámicos influyen directamente en la intensidad de las respuestas inmunitarias antitumorales. Las investigaciones han revelado que las células dendríticas (CD) y las células T CD8⁺ presentan ritmicidad circadiana en la función antitumoral. Específicamente, el ritmo circadiano de las CD regula la activación rítmica antitumoral de las células T CD8⁺, una respuesta que depende de la expresión circadiana de la molécula costimuladora CD80. En consecuencia, la inmunoterapia sincronizada con los ritmos de las CD mejora significativamente la eficacia antitumoral. Estos hallazgos de ritmicidad circadiana se demostraron en ratones y sugieren efectos similares en humanos.^[90] De manera similar, en modelos animales de CCRC, los estudios han revelado que la abundancia de MDSC PD-L1⁺ está regulada por los ritmos circadianos, alcanzando su punto máximo durante la fase activa temprana. La administración de anti-PD-L1 en este momento bloquea de manera más eficaz los efectos inmunosupresores de las MDSC, promueve la infiltración tumoral de las células T CD8⁺ y mejora significativamente la eficacia antitumoral. Por el contrario, la administración durante la fase de reposo no activa eficazmente la inmunidad antitumoral debido a la baja abundancia de MDSC, lo que resulta en una reducción significativa de los efectos terapéuticos.^[91] La administración de ICI cuando el sistema inmunitario está más "alerta" puede reducir la supresión de las células T y desencadenar respuestas antitumorales más fuertes y duraderas.

Dado que tanto la microbiota intestinal como las células inmunitarias presentan ritmos circadianos, ¿las fluctuaciones rítmicas de los metabolitos microbianos, como los AGCC, influyen directamente en la ritmicidad circadiana de las células T CD8⁺ o las CD infiltrantes tumorales? Teniendo en cuenta que los AGCC experimentan oscilaciones circadianas y pueden modular la función de las células T, es probable que su ritmicidad participe en la regulación circadiana de la inmunidad antitumoral. Por lo tanto, teóricamente, programar el tratamiento con ICI para que coincida con los ritmos circadianos apropiados podría mejorar la eficacia de las respuestas inmunitarias.^[92]

Estrategia de crono-inmunoterapia basada en los ritmos circadianos

La cronoterapia es un prometedor enfoque de tratamiento del cáncer diseñado para aprovechar los ritmos circadianos con el fin de mejorar la eficacia terapéutica y mitigar las reacciones adversas.^[93] Un análisis que sintetizó 18 estudios retrospectivos reveló que la infusión de ICI en las primeras horas del día puede mejorar la supervivencia libre de progresión u la supervivencia general hasta en cuatro veces en comparación con la administración en las últimas horas del día en múltiples tipos de cáncer, incluido el melanoma, el cáncer de pulmón no microcítico y el carcinoma de células renales.^[94] Por lo tanto, el desarrollo de estrategias médicas basadas en el tiempo ofrece nuevas vías para optimizar el microbioma intestinal y regular el sistema inmunitario. Adaptar los planes de tratamiento a las características del ritmo circadiano de un individuo puede mejorar la eficacia de las ICI y reducir las reacciones adversas. Por ejemplo, adoptar patrones de alimentación basados en el ritmo circadiano para regular los ritmos circadianos del microbioma y el sistema inmunitario.^[95] Una dieta rica en fibra durante las horas de luz ayuda a mantener el equilibrio rítmico de la microbiota intestinal, promueve la proliferación de bacterias productoras de AGCC y mejora el TME.^[96] Aumentar el ejercicio físico para mejorar el enriquecimiento de la microbiota intestinal y regular la inmunidad.^[97] Utilizar biosensores portátiles para monitorizar de forma continua y remota los marcadores de fase de los ritmos circadianos de los pacientes, proporcionando recomendaciones de tratamiento más personalizadas basadas en las etapas fisiológicas individuales asociadas con la inmunoterapia.^[98] Basándose en los ritmos circadianos del huésped, incluidos los ritmos de la microbiota intestinal y los ritmos del sistema inmunitario, se personaliza el momento de la administración de las ICI. Aunque la investigación actual sobre las estrategias basadas en el microbioma para el ritmo circadiano en la inmunoterapia se encuentra en sus primeras etapas, los estudios interdisciplinarios existentes han proporcionado tanto fundamentos teóricos como vías prácticas para la exploración. Se necesitan más estudios para validar su eficacia y seguridad.

Estos hallazgos sientan las bases para las intervenciones crono-moduladas, que exploraremos en el contexto de estrategias más amplias dirigidas a la microbiota en la Sección 4.

La asociación entre los ritmos circadianos y el CCRC

Los ritmos circadianos están regulados por el reloj biológico central en el núcleo supraquiasmático del hipotálamo. Los genes reloj circadianos clave incluyen Period (Per1, Per2, Per3), Cryptochrome (Cry1, Cry2), Bmal1 y otros.^[66] La alteración del ritmo circadiano está estrechamente asociada con la progresión del CCRC. El análisis bioinformático revela que múltiples genes reloj circadiano (CCG) están desregulados y se mutan con frecuencia en las muestras de CCRC.^[67] El CCG Bmal1 suprime el desarrollo del CCRC mediante la regulación de la vía de señalización de Hippo en las células madre intestinales. Por el contrario, la deficiencia de Bmal1 o la alteración de la luz mejoran la capacidad de autorrenovación de las células madre intestinales, acelerando significativamente la progresión del CCRC.^[68] Investigaciones adicionales han demostrado que la pérdida de función en el gen Bmal1 acelera la pérdida de heterocigosidad de APC, lo que desencadena la activación anormal de la vía de señalización de Wnt y, en última instancia, acelera la progresión del CCRC.^[69]

Características del ritmo circadiano y factores reguladores de la microbiota intestinal

La microbiota intestinal no es estática, sino que presenta un marcado ritmo circadiano, caracterizado por cambios regulares en la composición, abundancia y actividad metabólica de los microorganismos a lo largo del ciclo día-noche.^[70-72] Los genes reloj circadiano (CCG) del huésped son los principales reguladores de los ritmos circadianos de los microorganismos. Las investigaciones han revelado que, tras la inactivación del gen Bmal1, el ritmo circadiano de la microbiota intestinal en ratones se abolió por completo, y también cesó la variación cíclica de la abundancia relativa de los filos Bacteroidetes y Firmicutes. También se descubrió que los ritmos circadianos de la microbiota intestinal presentan diferencias de género, y las hembras de ratón muestran una mayor pronunciación de la ritmicidad en sus comunidades microbianas en comparación con los machos.^[73] Investigaciones recientes también han corroborado este hallazgo.^[74] Los patrones dietéticos también influyen en los ritmos microbianos. Tras una dieta alta en grasas y baja en fibra, tanto los ratones machos como las hembras mostraron una disminución en la ritmicidad de sus comunidades microbianas, y la distribución de la actividad máxima se vio alterada.^[74] La suplementación con melatonina exógena puede restaurar el equilibrio.^[75] Además, la exposición a la luz también influye en las oscilaciones circadianas de la microbiota intestinal.^[76],^[77] Los ritmos circadianos entre el huésped y la microbiota no son unidireccionales, sino que representan una interacción bidireccional. Por un lado, el huésped proporciona un entorno estable para la comunidad microbiana mediante la regulación de los genes reloj circadiano.^[78] Por otro lado, la microbiota intestinal y sus metabolitos pueden ejercer una influencia bidireccional sobre el ritmo circadiano del huésped mediante la modulación de la expresión de los genes reloj circadiano del huésped, formando así una red de interacción rítmica huésped-microbiota.^[53],^[79]

El impacto de la alteración de los ritmos circadianos en la terapia con ICI

Alteración circadiana de la microbiota intestinal

Cuando la ritmicidad de la microbiota intestinal se ve alterada por factores externos, esto conduce a alteraciones en la composición microbiana y a fluctuaciones circadianas anormales en los productos metabólicos.^[70] Las investigaciones realizadas con un modelo de ratón de CCRC han revelado que las alteraciones en el ritmo circadiano modifican la diversidad y la abundancia de la microbiota intestinal, mientras que la progresión del cáncer exacerba aún más estos cambios.^[80] En primer lugar, el ritmo circadiano de la microbiota intestinal influye directamente en la función inmune del huésped mediante la regulación de la expresión de los genes relacionados con el sistema inmunitario y la actividad de las células inmunitarias.^[74] En segundo lugar, las fluctuaciones anormales en los metabolitos microbianos intestinales alteran la homeostasis de los metabolitos clave, como los AGCC,^[81],^[82] los ácidos biliares,^[83] y el triptófano y sus metabolitos.^[84] Las investigaciones han demostrado que la vía metabólica del ácido biliar está significativamente enriquecida en los metabolitos de la microbiota intestinal de los ratones con ritmos circadianos alterados, y que el taurocolato (TCA) muestra un aumento marcado en todos los modelos alterados. El TCA regula la función de las MDSC tanto a nivel epigenético como a nivel de proteínas. El TCA promueve la acumulación masiva de MDSC en el TME y activa sus funciones inmunosupresoras, suprimiendo así la función de las células T CD8⁺ y dando forma a un TME inmunosupresor.^[85] Por lo tanto, el reloj circadiano regula la microbiota intestinal y sus metabolitos, desempeñando un papel crucial en la evolución del TME y la progresión del cáncer.^[86] La alteración de los ritmos circadianos de la microbiota intestinal puede afectar la eficacia y la seguridad de la terapia con ICI.

Ritmos circadianos intrínsecos en las células inmunitarias

Las propias células inmunitarias poseen ritmos circadianos intrínsecos, y se han detectado ritmos circadianos moleculares oscilantes en casi todas las células implicadas en la función del sistema inmunitario.^[87-89] Estos cambios dinámicos influyen directamente en la intensidad de las respuestas inmunitarias antitumorales. La investigación ha revelado que las células dendríticas (CD) y las células T CD8⁺ presentan ritmicidad circadiana en su función antitumoral. Específicamente, el ritmo circadiano de las CD regula la activación antitumoral rítmica de las células T CD8⁺, una respuesta dependiente de la expresión circadiana de la molécula costimuladora CD80. En consecuencia, la inmunoterapia sincronizada con los ritmos de las CD mejora significativamente la eficacia antitumoral. Estos hallazgos sobre la ritmicidad circadiana se demostraron en ratones y sugieren efectos similares en humanos.^[90] De manera similar, en modelos animales de CRC, los estudios han revelado que la abundancia de MDSC PD-L1⁺ está regulada por los ritmos circadianos, alcanzando su punto máximo durante la fase activa temprana. La administración de anti-PD-L1 en este momento bloquea de manera más eficaz los efectos inmunosupresores de las MDSC, promueve la infiltración tumoral por las células T CD8⁺ y mejora significativamente la eficacia antitumoral. Por el contrario, la administración durante la fase de reposo no activa eficazmente la inmunidad antitumoral debido a la baja abundancia de MDSC, lo que resulta en una reducción significativa de los efectos terapéuticos.^[91] La administración de ICIs cuando el sistema inmunitario está más "alerta" puede reducir la supresión de las células T y desencadenar respuestas antitumorales más fuertes y duraderas.

Dado que tanto la microbiota intestinal como las células inmunitarias presentan ritmos circadianos, ¿las fluctuaciones rítmicas de los metabolitos microbianos, como los ácidos grasos de cadena corta (AGCC), influyen directamente en la ritmicidad circadiana de las células T CD8⁺ o las CD infiltrantes del tumor? Considerando que los AGCC experimentan oscilaciones circadianas y pueden modular la función de las células T, su ritmicidad probablemente participa en la regulación circadiana de la inmunidad antitumoral. Por lo tanto, teóricamente, programar el tratamiento con ICIs para que coincida con los ritmos circadianos apropiados podría mejorar la eficacia de las respuestas inmunitarias.^[92]

Disrupción circadiana de la microbiota intestinal

Cuando la ritmicidad de la microbiota intestinal se ve interrumpida por factores externos, esto conduce a alteraciones en la composición microbiana y a fluctuaciones circadianas anormales en los productos metabólicos.^[70] La investigación utilizando un modelo de ratón de CRC ha revelado que las alteraciones en el ritmo circadiano alteran la diversidad y la abundancia de la microbiota intestinal, mientras que la progresión del cáncer exacerba aún más estos cambios.^[80] En primer lugar, el ritmo circadiano de la microbiota intestinal influye directamente en la función inmunitaria del huésped al regular la expresión de los genes relacionados con el sistema inmunitario y la actividad de las células inmunitarias.^[74] En segundo lugar, las fluctuaciones anormales en los metabolitos microbianos intestinales alteran la homeostasis de los metabolitos clave, como los AGCC,^[81],^[82] los ácidos biliares,^[83] y el triptófano y sus metabolitos.^[84] La investigación ha encontrado que la vía metabólica del ácido biliar está significativamente enriquecida en los metabolitos de la microbiota intestinal de ratones con ritmos circadianos interrumpidos, y el taurocolato (TCA) muestra un aumento marcado en todos los modelos interrumpidos. El TCA regula la función de las MDSC tanto a nivel epigenético como a nivel de proteínas. El TCA promueve la acumulación masiva de MDSC en el microambiente tumoral (MET) y activa sus funciones inmunosupresoras, suprimiendo así la función de las células T CD8⁺ y dando forma a un MET inmunosupresor.^[85] Por lo tanto, el reloj circadiano regula la microbiota intestinal y sus metabolitos, desempeñando un papel crucial en la evolución del MET y la progresión del cáncer.^[86] La interrupción de los ritmos circadianos microbianos puede afectar la eficacia y la seguridad de la terapia con ICIs.

Ritmos circadianos intrínsecos en las células inmunitarias

Las propias células inmunitarias poseen ritmos circadianos intrínsecos, y se han detectado ritmos circadianos moleculares oscilantes en casi todas las células implicadas en la función del sistema inmunitario.^[87-89] Estos cambios dinámicos influyen directamente en la intensidad de las respuestas inmunitarias antitumorales. La investigación ha revelado que las CD y las células T CD8⁺ presentan ritmicidad circadiana en su función antitumoral. Específicamente, el ritmo circadiano de las CD regula la activación antitumoral rítmica de las células T CD8⁺, una respuesta dependiente de la expresión circadiana de la molécula costimuladora CD80. En consecuencia, la inmunoterapia sincronizada con los ritmos de las CD mejora significativamente la eficacia antitumoral. Estos hallazgos sobre la ritmicidad circadiana se demostraron en ratones y sugieren efectos similares en humanos.^[90] De manera similar, en modelos animales de CRC, los estudios han revelado que la abundancia de MDSC PD-L1⁺ está regulada por los ritmos circadianos, alcanzando su punto máximo durante la fase activa temprana. La administración de anti-PD-L1 en este momento bloquea de manera más eficaz los efectos inmunosupresores de las MDSC, promueve la infiltración tumoral por las células T CD8⁺ y mejora significativamente la eficacia antitumoral. Por el contrario, la administración durante la fase de reposo no activa eficazmente la inmunidad antitumoral debido a la baja abundancia de MDSC, lo que resulta en una reducción significativa de los efectos terapéuticos.^[91] La administración de ICIs cuando el sistema inmunitario está más "alerta" puede reducir la supresión de las células T y desencadenar respuestas antitumorales más fuertes y duraderas.

Dado que tanto la microbiota intestinal como las células inmunitarias presentan ritmos circadianos, ¿las fluctuaciones rítmicas de los metabolitos microbianos, como los AGCC, influyen directamente en la ritmicidad circadiana de las células T CD8⁺ o las CD infiltrantes del tumor? Considerando que los AGCC experimentan oscilaciones circadianas y pueden modular la función de las células T, su ritmicidad probablemente participa en la regulación circadiana de la inmunidad antitumoral. Por lo tanto, teóricamente, programar el tratamiento con ICIs para que coincida con los ritmos circadianos apropiados podría mejorar la eficacia de las respuestas inmunitarias.^[92]

Estrategia de crono-inmunoterapia basada en los ritmos circadianos

La cronoterapia es un enfoque prometedor para el tratamiento del cáncer diseñado para aprovechar los ritmos circadianos con el fin de mejorar la eficacia terapéutica y mitigar las reacciones adversas.^[93] Un análisis que sintetizó 18 estudios retrospectivos reveló que la infusión de ICIs en las primeras horas del día puede mejorar la supervivencia libre de progresión u la supervivencia general hasta en cuatro veces en comparación con la administración en las últimas horas del día en múltiples tipos de cáncer, incluido el melanoma, el cáncer de pulmón de células no pequeñas y el carcinoma de células renales.^[94] Por lo tanto, el desarrollo de estrategias médicas basadas en el tiempo ofrece nuevas vías para optimizar la microbiota intestinal y regular el sistema inmunitario. Adaptar los planes de tratamiento a las características del ritmo circadiano de un individuo puede mejorar la eficacia de las ICIs y reducir las reacciones adversas. Por ejemplo, adoptar patrones de alimentación basados en el ritmo circadiano para regular los ritmos circadianos de la microbiota y el sistema inmunitario.^[95] Una dieta rica en fibra durante las horas del día ayuda a mantener el equilibrio rítmico de la microbiota intestinal, promueve la proliferación de bacterias productoras de AGCC y mejora el MET.^[96] Aumentar el ejercicio físico para mejorar el enriquecimiento de la microbiota intestinal y regular la inmunidad.^[97] Utilizar biosensores portátiles para monitorizar de forma continua y remota los marcadores de fase de los ritmos circadianos de los pacientes, proporcionando recomendaciones de tratamiento más personalizadas basadas en las etapas fisiológicas individuales asociadas con la inmunoterapia.^[98] Basándose en los ritmos circadianos del huésped, incluidos los ritmos de la microbiota intestinal y los ritmos del sistema inmunitario, se personaliza el momento de la administración de las ICIs. Aunque la investigación actual sobre las estrategias basadas en la microbiota para el ritmo circadiano en la inmunoterapia se encuentra en sus primeras etapas, los estudios interdisciplinarios existentes han proporcionado tanto fundamentos teóricos como vías prácticas para la exploración. Se necesitan más estudios para validar su eficacia y seguridad.

Estos hallazgos sientan las bases para las intervenciones crono-moduladas, que exploraremos en el contexto de estrategias más amplias dirigidas a la microbiota en la Sección 4.

Estrategias terapéuticas para modular la microbiota intestinal y mejorar la eficacia de las ICIs

Debido a su alta plasticidad, la microbiota intestinal constituye un objetivo prometedor para las estrategias terapéuticas combinadas, abriendo así nuevas vías de tratamiento para los pacientes con CRC (Tabla 1). Las intervenciones, que incluyen modificaciones dietéticas, el trasplante de microbiota fecal (TMF), la suplementación dirigida con probióticos y prebióticos, y el uso juicioso de antibióticos, han surgido como enfoques complementarios prometedores para mejorar la eficacia de la inmunoterapia (Figura 5).^[99]

Dieta

La estructura dietética general influye profundamente en la composición y la función de la microbiota intestinal, modulando así el estado inmunitario sistémico y las respuestas a la inmunoterapia.^[100] La evidencia epidemiológica sugiere que los factores dietéticos pueden representar una proporción relativamente alta de los casos de CRC en las poblaciones occidentales. Es más probable que el CRC se desarrolle en individuos con dietas bajas en cereales integrales, fibra dietética y verduras, y altas en grasas animales, carne roja y carnes procesadas.^[100] Una dieta alta en grasas puede alterar significativamente la composición de la microbiota intestinal, lo que lleva a la activación de vías carcinogénicas, alteraciones en el MET y daño al ADN.^[101],^[102] Un estudio de intervención de seis meses dirigido a jóvenes chinos demostró una reducción significativa en la diversidad de la microbiota intestinal en el grupo con una dieta alta en grasas. La abundancia relativa de Bacteroides y Alistipes aumentó sustancialmente, mientras que la de Faecalibacterium disminuyó marcadamente en esta cohorte.^[103] Una dieta alta en grasas no solo altera la composición de la microbiota intestinal, sino que también afecta profundamente las actividades metabólicas microbianas, lo que resulta en un aumento de la producción de metabolitos nocivos que contribuyen a la carcinogénesis colorrectal.^[104] Por el contrario, las dietas de estilo mediterráneo o las dietas ricas en fibra, ricas en fibra dietética y polifenoles, ayudan a mantener un ecosistema intestinal diverso enriquecido con bacterias productoras de ácidos grasos de cadena corta. Estos patrones dietéticos mejoran la integridad de la barrera intestinal y reducen los niveles de inflamación sistémica, creando así un microambiente sistémico y local más favorable para la inmunoterapia.^[100] Además, la alimentación restringida en el tiempo (TRF), como intervención dietética que refuerza los ritmos circadianos del huésped y de los microbios, puede mejorar los parámetros metabólicos y la composición microbiana, lo que podría mejorar la eficacia terapéutica.^[72]

Es importante tener en cuenta que no todas las fibras dietéticas tienen el mismo efecto sobre la microbiota intestinal. Las fibras fermentables, como la inulina, los fructooligosacáridos (FOS) y el almidón resistente, sirven como importantes fuentes dietéticas para la microbiota intestinal. Pueden ser utilizadas selectivamente por microbios intestinales específicos (como las bacterias productoras de AGCC), promoviendo así el crecimiento y la actividad de estas bacterias beneficiosas. Por el contrario, las fibras no fermentables o de baja fermentabilidad funcionan principalmente como agentes de volumen, promoviendo la motilidad intestinal y la formación de heces, al tiempo que ejercen efectos limitados sobre la composición de la microbiota o la producción de AGCC.^[105],^[106] Esta distinción tiene implicaciones significativas para la inmunoterapia. Las estrategias para mejorar la eficacia de las ICIs a través de la intervención dietética deben priorizar la fibra fermentable que moldea activamente el conjunto de metabolitos inmunomoduladores, en lugar de las fibras no fermentables con un impacto metabólico limitado. La investigación futura debería explorar si se pueden seleccionar tipos de fibra específicos en función de las características del microbioma de cada paciente para optimizar la respuesta a las ICIs.

TMF

El FMT es una intervención biológica que trata las enfermedades mediante la transferencia de comunidades microbianas funcionales a los pacientes, restaurando así la composición y función normales de la microbiota intestinal. Originalmente desarrollado para el tratamiento de la infección por Clostridioides difficile, el FMT se ha explorado cada vez más para aplicaciones terapéuticas en la enfermedad inflamatoria intestinal, el síndrome del intestino irritable y diversos cánceres.^[107] Numerosos estudios han demostrado que el FMT puede mejorar la respuesta de los pacientes con melanoma a la inmunoterapia.^[108-110] Esto ha llevado a los investigadores a ampliar sus investigaciones sobre el CCRC, centrándose especialmente en los pacientes con CCRC que presentan MSS. Los estudios preclínicos demuestran que el FMT mejora la eficacia terapéutica de la inmunoterapia en el CCRC a través de mecanismos sinérgicos, que incluyen la remodelación de la composición de la microbiota intestinal, la modulación de las funciones génicas microbianas y la alteración de los perfiles metabolómicos plasmáticos.^[111] En pacientes con tumores de tipo MSS resistentes al tratamiento, la terapia de tercera línea que combina el FMT (30 cápsulas orales diarias durante 3 días consecutivos por cada ciclo de 3 semanas) con tislelizumab y fruquintinib logró una tasa de control de la enfermedad de hasta el 95% y prolongó significativamente la supervivencia.^[112] Aunque el FMT ofrece considerables posibilidades para el tratamiento del CCRC, todavía existen desafíos, que analizaremos en detalle en la Sección 5. Son esenciales ensayos clínicos aleatorizados (ECA) a gran escala para validar su eficacia y establecer una base sólida para una selección de pacientes más precisa y la optimización de las estrategias de tratamiento.

Probióticos y prebióticos específicos

La capacidad de los probióticos para modular el sistema inmunitario y exhibir propiedades antitumorales ha ganado un reconocimiento cada vez mayor. Los probióticos pueden actuar en sinergia con los inhibidores de los puntos de control inmunitario (ICIs) para suprimir el inicio y la progresión del CCRC, incluidos Lactobacillus rhamnosus (L. rhamnosus),^[113],^[114], C. butyricum^[115] y Lactococcus lactis (L. lactis).^[116]

En los últimos años, los prebióticos se han reconocido cada vez más como un prometedor enfoque terapéutico complementario para los pacientes con CCRC. Los prebióticos son componentes dietéticos no digeribles que escapan a la digestión del huésped y son utilizados selectivamente por los microorganismos intestinales beneficiosos, lo que promueve su crecimiento o actividad y contribuye a mejorar la salud del huésped.^[117] El gel de inulina de retención de formación in situ por vía oral mejora la retención en el colon, permite la modulación in situ de la microbiota comensal y, por lo tanto, potencia la eficacia antitumoral de la terapia con ICIs. Presenta un perfil de seguridad bien documentado y es susceptible de ser producido a gran escala.^[118] La pectina mejora la producción de ácidos grasos de cadena corta (AGCC) mediante la modulación favorable de la microbiota intestinal, lo que mejora la eficacia de la inmunoterapia en el CCRC.^[119] Los polisacáridos de Ganoderma lucidum mejoran la inmunidad antitumoral mediada por las células T y suprimen la progresión del CCRC mediante la modulación de la composición de la microbiota intestinal, el aumento de los niveles de butirato en suero y la inhibición de la actividad de la dopamina oxidasa inducible. Además, la terapia combinada con ICIs mejora sinérgicamente la eficacia terapéutica en el tratamiento del CCRC.^[120]

Los probióticos y los prebióticos mejoran principalmente los efectos antitumorales de los ICIs mediante la modulación de la composición de la microbiota intestinal, lo que los convierte en estrategias complementarias prometedoras en la terapia contra el cáncer. Sin embargo, es importante señalar que no todos los probióticos son beneficiosos en el contexto de la inmunoterapia. Como se analiza con más detalle en la Sección 5.2, los efectos de los probióticos son muy específicos de la cepa y dependientes del contexto, y su potencial terapéutico puede verse influido por la composición de la microbiota basal del paciente. Estas complejidades subrayan la necesidad de precaución y enfoques individualizados al considerar la suplementación con probióticos durante la terapia con ICIs. Este es precisamente el desafío que los productos bioterapéuticos vivos de nueva generación (LBP), que se analizan a continuación, pretenden abordar mediante un desarrollo clínico y mecanístico riguroso.

Utilizar los antibióticos con prudencia

En contraste con las estrategias que promueven ampliamente las bacterias beneficiosas, la erradicación dirigida tiene como objetivo eliminar específicamente las especies patógenas que impulsan la progresión del tumor y configuran un microambiente inmunosupresor. Esto representa una filosofía de intervención de precisión que pasa de "reforzar al huésped" a "eliminar el patógeno".

Las observaciones clínicas indican constantemente que el uso de antibióticos de amplio espectro en el momento de la terapia con ICIs se asocia significativamente con peores resultados de supervivencia en pacientes con diversos cánceres, incluido el cáncer de pulmón no microcítico y el melanoma.^[121],^[122] El efecto perjudicial se debe principalmente a la depleción no selectiva de las bacterias comensales inmunostimulantes, lo que socava la base de la inmunoterapia.^[123] La investigación ha demostrado que la diversidad microbiana está significativamente correlacionada con la eficacia de la terapia con ICIs, y el uso excesivo de antibióticos conduce a una baja diversidad microbiana.^[124] Estos estudios han impulsado el desarrollo de estrategias antimicrobianas de precisión. Por ejemplo, los investigadores han desarrollado antibióticos liposomalizados diseñados para administrar selectivamente los fármacos al F. nucleatum asociado al tumor. Esto no solo mata a las bacterias, sino que también genera neoantígenos bacterianos que pueden inducir potentes respuestas de células T específicas del tumor, creando un efecto sinérgico de tipo "vacuna" con los ICIs.^[125] Esta estrategia convierte ingeniosamente un factor patógeno en un objetivo terapéutico y un adyuvante inmunológico. En el futuro, la integración de tecnologías de vanguardia, como la terapia fágica y los antimicrobianos de precisión mediados por CRISPR, ofrece la posibilidad de lograr la edición del microbioma con mayor especificidad y control.

Dieta

La estructura dietética general influye profundamente en la composición y función de la microbiota intestinal, lo que modula el estado inmunitario sistémico y las respuestas a la inmunoterapia.^[100] La evidencia epidemiológica sugiere que los factores dietéticos pueden representar una proporción relativamente alta de los casos de CCRC en las poblaciones occidentales. Es más probable que el CCRC se desarrolle en individuos con dietas bajas en cereales integrales, fibra dietética y verduras, y altas en grasas animales, carne roja y carnes procesadas.^[100] Una dieta alta en grasas puede alterar significativamente la composición de la microbiota intestinal, lo que lleva a la activación de vías carcinogénicas, alteraciones en el microambiente tumoral y daño al ADN.^[101],^[102] Un estudio de intervención de seis meses dirigido a jóvenes chinos demostró una reducción significativa de la diversidad de la microbiota intestinal en el grupo con una dieta alta en grasas. La abundancia relativa de Bacteroides y Alistipes aumentó sustancialmente, mientras que la de Faecalibacterium disminuyó notablemente en esta cohorte.^[103] Una dieta alta en grasas no solo altera la composición de la microbiota intestinal, sino que también afecta profundamente las actividades metabólicas microbianas, lo que resulta en un aumento de la producción de metabolitos nocivos que contribuyen a la carcinogénesis colorrectal.^[104] Por el contrario, las dietas de estilo mediterráneo o las dietas ricas en fibra, ricas en fibra dietética y polifenoles, ayudan a mantener un ecosistema intestinal diverso enriquecido con bacterias productoras de ácidos grasos de cadena corta. Estos patrones dietéticos mejoran la integridad de la barrera intestinal y reducen los niveles de inflamación sistémica, creando así un microambiente sistémico y local más favorable para la inmunoterapia.^[100] Además, la alimentación restringida en el tiempo (TRF), como intervención dietética que refuerza los ritmos circadianos del huésped y de los microbios, puede mejorar los parámetros metabólicos y la composición microbiana, lo que podría mejorar la eficacia terapéutica.^[72]

Es importante señalar que no todas las fibras dietéticas tienen el mismo efecto sobre la microbiota intestinal. Las fibras fermentables, como la inulina, los fructooligosacáridos (FOS) y el almidón resistente, sirven como importantes fuentes dietéticas para la microbiota intestinal. Pueden ser utilizados selectivamente por la microbiota intestinal específica (como las bacterias productoras de AGCC), lo que promueve el crecimiento y la actividad de estas bacterias beneficiosas. Por el contrario, las fibras no fermentables o poco fermentables funcionan principalmente como agentes de volumen, promoviendo la motilidad intestinal y la formación de heces, al tiempo que ejercen efectos limitados sobre la composición de la microbiota o la producción de AGCC.^[105],^[106] Esta distinción tiene importantes implicaciones para la inmunoterapia. Las estrategias para mejorar la eficacia de los ICIs a través de la intervención dietética deben priorizar la fibra fermentable que moldea activamente el conjunto de metabolitos inmunomoduladores, en lugar de las fibras no fermentables con un impacto metabólico limitado. Las investigaciones futuras deberían explorar si se pueden seleccionar tipos de fibra específicos en función de las características del microbioma de cada paciente para optimizar la respuesta a los ICIs.

Los probióticos y prebióticos mejoran principalmente los efectos antitumorales de los inhibidores de puntos de control inmunitario (ICIs) mediante la modulación de la composición de la microbiota intestinal, lo que los convierte en estrategias adyuvantes prometedoras en la terapia contra el cáncer. Sin embargo, es importante señalar que no todos los probióticos son beneficiosos en el contexto de la inmunoterapia. Como se analiza con más detalle en la Sección 5.2, los efectos de los probióticos son muy específicos de cada cepa y dependen del contexto, y su potencial terapéutico puede verse influenciado por la composición de la microbiota basal del paciente. Estas complejidades subrayan la necesidad de precaución y enfoques individualizados al considerar la suplementación con probióticos durante la terapia con ICIs. Este es precisamente el desafío que los productos bioterapéuticos vivos (LBPs) de nueva generación, que se analizan a continuación, pretenden abordar mediante un desarrollo clínico y mecanístico riguroso.

Utilizar los antibióticos de forma juiciosa

En contraste con las estrategias que promueven ampliamente las bacterias beneficiosas, la erradicación dirigida tiene como objetivo eliminar específicamente ciertas especies patógenas que impulsan la progresión tumoral y configuran un microambiente inmunosupresor. Esto representa una filosofía de intervención de precisión que pasa de "reforzar al huésped" a "eliminar el patógeno".

Las observaciones clínicas indican constantemente que el uso de antibióticos de amplio espectro en el momento de la terapia con ICIs se asocia significativamente con peores resultados de supervivencia en pacientes con diversos tipos de cáncer, incluido el cáncer de pulmón no microcítico y el melanoma.^[121],^[122] El efecto perjudicial se debe principalmente al agotamiento no selectivo de las bacterias comensales inmunostimulantes, lo que socava la base de la inmunoterapia.^[123] La investigación ha demostrado que la diversidad microbiana está significativamente correlacionada con la eficacia de la terapia con ICIs, y el uso excesivo de antibióticos conduce a una baja diversidad microbiana.^[124] Estos estudios han impulsado el desarrollo de estrategias antimicrobianas de precisión. Por ejemplo, los investigadores han desarrollado antibióticos liposomalizados diseñados para administrar selectivamente los fármacos a F. nucleatum asociado al tumor. Esto no solo mata a las bacterias, sino que también genera neoantígenos bacterianos que pueden inducir potentes respuestas de células T específicas del tumor, creando un efecto "similar a una vacuna" sinérgico con los ICIs.^[125] Esta estrategia convierte ingeniosamente un factor patógeno en un objetivo terapéutico y un adyuvante inmunológico. En el futuro, la integración de tecnologías de vanguardia, como la terapia fágica y los antimicrobianos de precisión mediados por CRISPR, promete lograr la edición del microbioma con mayor especificidad y control.

Evidencia clínica y perspectivas futuras

Para superar la resistencia a la inmunoterapia en el CCRC, es crucial combinar los ICIs con otras modalidades de tratamiento. Las estrategias para modular el microbioma se están convirtiendo cada vez más en un componente importante de estas terapias combinadas.

Terapia combinada de precisión basada en el microbioma: biofármacos vivos e intervenciones dirigidas

Los ensayos en fase inicial de trasplante de microbiota fecal (TMF) exploraron principalmente su seguridad y su potencial para revertir la resistencia en pacientes refractarios que habían progresado después de recibir terapia con ICIs. Como se describió anteriormente, el ensayo RENMIN-215 (NCT04729322) combinó el TMF con tislelizumab (anti-PD-1) y fluquintidina para el tratamiento del CCRC MSS refractario, y obtuvo resultados alentadores en las tasas de respuesta objetiva, y confirmó que las respuestas clínicas se correlacionan con el trasplante de microorganismos y metabolitos beneficiosos de los donantes.^[112] Aunque los datos del CCRC aún se están acumulando, los estudios pioneros en melanoma y otros tipos de tumores relativamente sensibles a los ICIs brindan un sólido respaldo al mecanismo. Por ejemplo, un pequeño estudio (NCT03341143) en pacientes con melanoma avanzado resistente a la terapia anti-PD-1 demostró que, después del TMF de un paciente que respondió a los ICIs, algunos pacientes recuperaron la sensibilidad a los inhibidores de PD-1 y lograron la reducción del tumor. El análisis del microambiente inmunitario tumoral en los pacientes que respondieron reveló un aumento de la infiltración de células T CD8+, una reducción de la inmunosupresión y un cambio en la composición de la microbiota intestinal hacia perfiles bacterianos beneficiosos similares a los del donante.^[110] Estos hallazgos proporcionan una prueba de concepto crucial para implementar estrategias de combinación similares en el CCRC MSS.

Aunque el TMF muestra una promesa considerable para el tratamiento del CCRC, persisten los desafíos. En la investigación del TMF, la hipótesis del "superdonante" sigue siendo un tema clave de gran interés que aún no se ha resuelto por completo. Esta hipótesis sugiere que la materia fecal de ciertos donantes puede producir constantemente beneficios clínicos significativos, mientras que la de otros donantes no. Este fenómeno ha llevado a los investigadores a explorar si existen "superdonantes" con características únicas del microbioma, cuyo material fecal puede contener tipos específicos de microorganismos o comunidades microbianas más robustas, lo que proporciona beneficios clínicos sostenidos en una población de pacientes más amplia.^[126] Sin embargo, una reevaluación de la evidencia de los "superdonantes" revela que la existencia de tales donantes aún no ha sido completamente corroborada.^[127],^[128] La eficacia del TMF no está determinada por un solo factor, sino que está influenciada por múltiples factores. La composición de la microbiota del donante, la microbiota intestinal basal del receptor, el estado inmunitario y el protocolo del TMF afectan a sus resultados terapéuticos.^[129] Aunque el TMF demuestra una eficacia significativa en el tratamiento de ciertas enfermedades, su seguridad sigue siendo el principal desafío que dificulta su amplia aplicación clínica. Los riesgos clave incluyen la transmisión de patógenos, la transferencia de genes de resistencia a los antibióticos y la seguridad a largo plazo desconocida.^[130],^[131] Para minimizar los riesgos asociados con el TMF y mejorar su seguridad, es crucial optimizar los protocolos del TMF, implementar rigurosos programas de selección de donantes y establecer procedimientos estandarizados de preparación de heces.^[132]

En comparación con el TMF, el uso de productos bacterianos vivos o metabolitos microbianos bien definidos y claramente caracterizados para la modulación ofrece ventajas superiores en el control de calidad, la seguridad y la reproducibilidad. VE800, un producto bacteriano vivo que comprende 11 cepas bacterianas de origen humano, demostró en estudios preclínicos que activa las células T CD8+ y mejora la eficacia de los ICIs. Un ensayo clínico de fase I (NCT04208958) evaluó la seguridad y la eficacia preliminar de VE800 en combinación con nivolumab (anti-PD-1) en pacientes con tumores sólidos avanzados o metastásicos, incluido el CCRC. Los datos preliminares demostraron una tolerabilidad favorable y se observaron cambios en los biomarcadores de la activación inmunitaria. Otro producto, MRx0518, es una bacteria viva (Enterococcus gallinarum) con propiedades inmunostimulantes. Actualmente se está estudiando en ensayos de fase I/II (NCT03637803) en combinación con pembrolizumab para diversos tumores sólidos, incluido el CCRC.

Sin embargo, la traslación clínica de los LBPs como VE800 enfrenta importantes desafíos de producción y administración. Muchas de estas cepas son bacterias estrictamente anaeróbicas que son muy sensibles al oxígeno. Deben producirse, almacenarse y formularse en condiciones estrictamente anaeróbicas para mantener su viabilidad. El desafío aún mayor es garantizar que estas bacterias puedan resistir el duro entorno del tracto digestivo superior, incluido el ácido gástrico, las sales biliares y las enzimas digestivas, y llegar al colon en un estado funcionalmente activo para ejercer sus efectos inmunomoduladores.^[133] Para superar estos obstáculos, los investigadores han desarrollado estrategias como la encapsulación de polímeros para mejorar el almacenamiento de bacterias anaeróbicas,^[134],^[135] el uso de cápsulas de recubrimiento entérico para proteger la supervivencia bacteriana durante el tránsito gástrico,^[136] la utilización de la tecnología de liofilización combinada con estabilizadores de liofilización para mejorar la estabilidad,^[137],^[138] y el desarrollo de preparaciones de esporas con mayor resistencia a los impactos ambientales.^[139] En resumen, el desarrollo y la traslación clínica exitosos de los LBPs dependen de tecnologías de formulación avanzadas. Estas tecnologías protegen eficazmente a las bacterias vivas de los daños durante la producción, el almacenamiento y la exposición al entorno gastrointestinal, lo que garantiza que lleguen al sitio objetivo con alta potencia y una dosis constante para proporcionar el efecto terapéutico deseado.

Exploración y controversia en torno a los probióticos tradicionales como terapia adyuvante

Más allá de las intervenciones invasivas o altamente dirigidas mencionadas anteriormente, la exploración clínica de los probióticos orales como una terapia adyuvante más conveniente en combinación con los ICIs está en curso, aunque los resultados son más complejos.

Múltiples estudios preclínicos sugieren que ciertas combinaciones de probióticos pueden mejorar las respuestas a los ICIs en modelos de ratón. Basándose en estos hallazgos, los estudios observacionales y los ensayos clínicos a pequeña escala han comenzado a explorar el uso de probióticos en pacientes con cáncer. Un ensayo clínico de fase I (NCT03829111) demostró que CBM588 en combinación con nivolumab más ipilimumab mejoró significativamente la supervivencia libre de progresión (SLP) en pacientes con carcinoma de células renales metastásico (CCRm), con una seguridad manejable.^[140]

A pesar de los datos preclínicos alentadores, las observaciones clínicas recientes han suscitado preocupaciones sobre el uso indebido de probióticos comerciales durante la inmunoterapia contra el cáncer. En una cohorte de pacientes con melanoma que recibían terapia con ICIs, aquellos que informaron haber utilizado probióticos de venta libre mostraron peores respuestas al tratamiento, aunque la diferencia no alcanzó la significación estadística.^[141] Se especula que ciertas cepas de probióticos pueden desplazar inadvertidamente a la microbiota beneficiosa nativa, producir metabolitos inmunosupresores o no colonizar el intestino en casos de disbiosis. Estos hallazgos subrayan la especificidad de la cepa y la dependencia del entorno de los efectos de los probióticos, lo que sugiere que se debe tener precaución. Por lo tanto, se recomienda a los pacientes que no utilicen productos probióticos no regulados por su cuenta durante la terapia con ICIs. Los médicos deben esperar la evidencia de ensayos clínicos bien diseñados antes de recomendar formulaciones probióticas específicas como adyuvantes de la inmunoterapia. Determinar las estrategias óptimas de intervención microbiana, identificar las formulaciones microbianas más eficaces, definir los biomarcadores predictivos y comprender sus mecanismos subyacentes son los principales desafíos que los futuros estudios clínicos a gran escala deben abordar.

Aprobaciones de la FDA y el panorama terapéutico en evolución

Actualmente, el panorama regulatorio de los ICIs en el CCRC se centra principalmente en la población MSI-H/dMMR. Sin embargo, el alcance de las aprobaciones clínicas se está ampliando progresivamente a etapas más tempranas de la enfermedad y a nuevos regímenes terapéuticos combinados.

Aunque las terapias dirigidas al microbioma aún no han recibido la aprobación regulatoria formal en el campo del CCRC, las tendencias regulatorias actuales y las trayectorias de desarrollo clínico indican claramente un cambio de paradigma fundamental. Las intervenciones probióticas no específicas tradicionales están siendo reemplazadas por LBPs definidos mecánicamente, que están buscando avances regulatorios a través de diseños de ensayos clínicos innovadores. Programas destacados, como SER-155 de Seres Therapeutics y VE800 de Vedanta Biosciences, han establecido marcos integrales de desarrollo de fármacos que abarcan la identificación de cepas, la validación del mecanismo de acción y la fabricación conforme a las GMP. Sus ensayos clínicos se adhieren estrictamente a las vías regulatorias exigidas para los productos biológicos. En particular, la FDA no solo ha establecido una clasificación LBP distinta para tales candidatos, sino que también ha demostrado una postura regulatoria proactiva al otorgar múltiples designaciones de vía rápida, lo que indica una creciente atención regulatoria y allana el camino para futuras aprobaciones en este campo emergente. Esta evolución reestructura profundamente el panorama terapéutico: las firmas del microbioma están pasando de ser biomarcadores auxiliares a determinantes centrales que impulsan la toma de decisiones clínicas.

Los ensayos clínicos en fase inicial de TMF exploraron principalmente su seguridad y su potencial para revertir la resistencia en pacientes refractarios que presentaban progresión después de recibir terapia con ICI. Como se describió anteriormente, el ensayo RENMIN-215 (NCT04729322) combinó TMF con tislelizumab (anti-PD-1) y fluquintidina para el tratamiento de mCRC MSS refractario, y los resultados mostraron tasas de respuesta objetiva alentadoras, confirmando que las respuestas clínicas se correlacionan con la administración de microorganismos beneficiosos y sus metabolitos provenientes de donantes.^[112] Aunque los datos de CRC aún se están recopilando, los estudios pioneros en melanoma y otros tipos de tumores relativamente sensibles a las ICI brindan un sólido respaldo al mecanismo. Por ejemplo, un pequeño estudio (NCT03341143) en pacientes con melanoma avanzado resistente a la terapia anti-PD-1 demostró que, después de recibir TMF de un paciente que respondió a la ICI, algunos pacientes recuperaron la sensibilidad a los inhibidores de PD-1 y lograron una reducción tumoral. El análisis del microambiente inmunitario tumoral en los pacientes que respondieron reveló un aumento de la infiltración de células T CD8+, una reducción de la inmunosupresión y un cambio en la composición de la microbiota intestinal hacia perfiles bacterianos beneficiosos similares a los del donante.^[110] Estos hallazgos proporcionan una prueba de concepto crucial para implementar estrategias de combinación similares en mCRC MSS.

Aunque el TMF muestra una promesa considerable para el tratamiento del CRC, aún existen desafíos. En la investigación sobre TMF, la hipótesis del "superdonante" sigue siendo un tema clave de gran interés que aún no se ha resuelto por completo. Esta hipótesis sugiere que el material fecal de ciertos donantes puede producir de manera constante beneficios clínicos significativos, mientras que el de otros donantes no. Este fenómeno ha llevado a los investigadores a explorar si existen "superdonantes" con características únicas de la microbiota, cuyo material fecal puede contener tipos específicos de microorganismos o comunidades microbianas más robustas, lo que permitiría obtener beneficios clínicos sostenidos en una población de pacientes más amplia.^[126] Sin embargo, una reevaluación de la evidencia sobre los "superdonantes" revela que la existencia de tales donantes aún no ha sido completamente corroborada.^[127],^[128] La eficacia del TMF no está determinada por un solo factor, sino que está influenciada por múltiples factores. La composición de la microbiota del donante, la microbiota intestinal basal del receptor, el estado inmunitario y el protocolo de TMF afectan sus resultados terapéuticos.^[129] Aunque el TMF demuestra una eficacia significativa en el tratamiento de ciertas enfermedades, su seguridad sigue siendo el principal desafío que dificulta su aplicación clínica generalizada. Los riesgos clave incluyen la transmisión de patógenos, la transferencia de genes de resistencia a los antibióticos y la seguridad a largo plazo desconocida.^[130],^[131] Para minimizar los riesgos asociados con el TMF y mejorar su seguridad, es crucial optimizar los protocolos de TMF, implementar rigurosos programas de selección de donantes y establecer procedimientos estandarizados de preparación del material fecal.^[132]

En comparación con el TMF, el uso de productos bacterianos vivos bien definidos y claramente caracterizados o metabolitos microbianos para la modulación ofrece ventajas superiores en cuanto al control de calidad, la seguridad y la reproducibilidad. VE800, un producto bacteriano vivo que comprende 11 cepas bacterianas de origen humano, demostró en estudios preclínicos que activa las células T CD8+ y mejora la eficacia de las ICI. Un ensayo clínico de fase I (NCT04208958) evaluó la seguridad y la eficacia preliminar de VE800 en combinación con nivolumab (anti-PD-1) en pacientes con tumores sólidos avanzados o metastásicos, incluido el CRC. Los datos preliminares demostraron una tolerabilidad favorable y cambios observados en los biomarcadores de activación inmunitaria. Otro producto, MRx0518, es una bacteria viva (Enterococcus gallinarum) con propiedades inmunomoduladoras. Actualmente, se está estudiando en ensayos de fase I/II (NCT03637803) en combinación con pembrolizumab para diversos tumores sólidos, incluido el CRC.

Sin embargo, la traslación clínica de los LBP, como VE800, enfrenta importantes desafíos de producción y administración. Muchas de estas cepas son bacterias estrictamente anaeróbicas que son muy sensibles al oxígeno. Deben producirse, almacenarse y formularse en condiciones estrictamente anaeróbicas para mantener su viabilidad. Un desafío aún mayor es garantizar que estas bacterias puedan resistir el ambiente hostil del tracto digestivo superior, incluido el ácido gástrico, las sales biliares y las enzimas digestivas, y llegar al colon en un estado funcionalmente activo para ejercer sus efectos inmunomoduladores.^[133] Para superar estos obstáculos, los investigadores han desarrollado estrategias como la encapsulación de polímeros para mejorar el almacenamiento de bacterias anaeróbicas,^[134],^[135] el uso de cápsulas con recubrimiento entérico para proteger la supervivencia bacteriana durante el tránsito gástrico,^[136] la utilización de la tecnología de liofilización combinada con estabilizadores de liofilización para mejorar la estabilidad,^[137],^[138] y el desarrollo de preparaciones de esporas con mayor resistencia a los impactos ambientales.^[139] En resumen, el desarrollo y la traslación clínica exitosos de los LBP dependen de tecnologías de formulación avanzadas. Estas tecnologías protegen eficazmente a las bacterias vivas de los daños durante la producción, el almacenamiento y la exposición al ambiente gastrointestinal, asegurando que lleguen al sitio diana con alta potencia y una dosis constante para proporcionar el efecto terapéutico deseado.

Exploración y controversia en torno a los probióticos tradicionales como terapia adyuvante

Más allá de las intervenciones invasivas o altamente dirigidas mencionadas anteriormente, la exploración clínica de los probióticos orales como una terapia adyuvante más conveniente en combinación con las ICI está en curso, aunque los resultados son más complejos.

Múltiples estudios preclínicos sugieren que combinaciones específicas de probióticos pueden mejorar las respuestas a las ICI en modelos de ratón. Basándose en estos hallazgos, los estudios observacionales y los ensayos clínicos a pequeña escala han comenzado a explorar el uso de probióticos en pacientes con cáncer. Un ensayo clínico de fase I (NCT03829111) demostró que CBM588 en combinación con nivolumab más ipilimumab mejoró significativamente la supervivencia libre de progresión (SLP) en pacientes con carcinoma de células renales metastásico (CCRm), con una seguridad manejable.^[140]

A pesar de los datos preclínicos alentadores, las observaciones clínicas recientes han suscitado preocupaciones sobre el uso indebido de probióticos comerciales durante la inmunoterapia contra el cáncer. En una cohorte de pacientes con melanoma que recibían terapia con ICI, aquellos que informaron haber utilizado probióticos de venta libre mostraron peores respuestas al tratamiento, aunque la diferencia no alcanzó significación estadística.^[141] Se especula que ciertas cepas de probióticos pueden desplazar inadvertidamente la microbiota beneficiosa nativa, producir metabolitos inmunosupresores o no colonizar el intestino en casos de disbiosis. Estos hallazgos subrayan la especificidad de la cepa y la dependencia ambiental de los efectos de los probióticos, lo que sugiere que se debe tener precaución. Por lo tanto, se recomienda a los pacientes que no utilicen productos probióticos no regulados por su cuenta durante la terapia con ICI. Los clínicos deben esperar la evidencia de ensayos clínicos bien diseñados antes de recomendar formulaciones probióticas específicas como adyuvantes de la inmunoterapia. Determinar las estrategias óptimas de intervención microbiana, identificar las formulaciones microbianas más eficaces, definir los biomarcadores predictivos y comprender sus mecanismos subyacentes son los principales desafíos que los futuros estudios clínicos a gran escala deben abordar.

Aprobaciones de la FDA y el panorama terapéutico en evolución

Actualmente, el panorama regulatorio de las ICI en el CRC se centra principalmente en la población MSI-H/dMMR. Sin embargo, el alcance de las aprobaciones clínicas se está expandiendo progresivamente hacia etapas más tempranas de la enfermedad y nuevos regímenes terapéuticos de combinación.

Si bien las terapias dirigidas a la microbiota aún no han recibido la aprobación regulatoria formal en el campo del CRC, las tendencias regulatorias actuales y las trayectorias de desarrollo clínico indican claramente un cambio de paradigma fundamental. Las intervenciones probióticas tradicionales y no específicas están siendo reemplazadas por los LBP definidos mecánicamente, que están buscando avances regulatorios a través de diseños de ensayos clínicos innovadores. Programas destacados, como SER-155 de Seres Therapeutics y VE800 de Vedanta Biosciences, han establecido marcos integrales de desarrollo de fármacos que abarcan la identificación de cepas, la validación del mecanismo de acción y la fabricación conforme a las GMP. Sus ensayos clínicos se adhieren estrictamente a las vías regulatorias establecidas para los productos biológicos. En particular, la FDA no solo ha establecido una clasificación distinta de LBP para estos candidatos, sino que también ha demostrado una postura regulatoria proactiva al otorgar múltiples designaciones de vía rápida, lo que indica una creciente atención regulatoria y allana el camino para futuras aprobaciones en este campo emergente. Esta evolución reestructura profundamente el panorama terapéutico: las firmas de la microbiota están pasando de ser biomarcadores auxiliares a determinantes centrales que impulsan la toma de decisiones clínicas.

Conclusión

Las ICI demuestran un potencial considerable en el tratamiento del CRC, pero su aplicación clínica sigue estando limitada por desafíos como una población de pacientes limitada y la resistencia a los fármacos. La microbiota intestinal, como un regulador clave de la eficacia de las ICI, construye una compleja red inmunorreguladora a través de cepas bacterianas específicas, metabolitos y sustancias bioactivas. Esta red puede mejorar las respuestas inmunitarias antitumorales y potencialmente inducir resistencia al tratamiento al inducir inmunosupresión, y esta función reguladora está influenciada por los ritmos circadianos. Las estrategias de orientación a la microbiota, como las intervenciones dietéticas, el TMF, la suplementación específica con probióticos y prebióticos, y el uso juicioso de antibióticos, ofrecen enfoques viables para superar los cuellos de botella del tratamiento en la terapia con ICI. Los efectos sinérgicos de los probióticos con las ICI han sido respaldados por múltiples estudios, y el TMF también ha demostrado potencial para mejorar las tasas de control de la enfermedad en pacientes con CRC MSS refractario.

La investigación sobre la microbiota intestinal y su papel en el tratamiento del CRC con ICI ha avanzado significativamente, sin embargo, varias preguntas siguen sin respuesta. La investigación actual se centra principalmente en cepas bacterianas individuales o metabolitos específicos. Al enfrentarse a comunidades microbianas complejas, los mecanismos subyacentes al desarrollo del CRC y la eficacia de las ICI siguen poco comprendidos. Además, la relación entre la microbiota y los ritmos circadianos se encuentra en sus primeras etapas de investigación, y los mecanismos subyacentes de la interacción aún no se han dilucidado por completo. La traslación clínica se encuentra en sus primeras etapas, y los protocolos de intervención carecen de estandarización y validación a través de ensayos clínicos aleatorizados a gran escala.

Los esfuerzos futuros deben centrarse en: (1) validar las estrategias de modulación de la microbiota en ensayos clínicos aleatorizados a gran escala para establecer protocolos estandarizados; (2) descifrar las complejas interacciones dentro de las comunidades microbianas en lugar de las especies individuales; (3) dilucidar la intrincada interacción entre la microbiota intestinal, los ritmos circadianos del huésped y la inmunidad para desarrollar enfoques cronoterapéuticos; y (4) avanzar hacia intervenciones microbianas personalizadas para ampliar la población de pacientes que se beneficia de la terapia con ICI en el CRC.